JP4054466B2 - Image forming method and apparatus - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンター、ＦＡＸなどの画像形成装置及び該装置で実行可能な画像形成方法に係り、詳しくは、一方向に飛翔している帯電インク滴を選択的に偏向させることにより、該帯電インク滴を画像形成対象物上に選択的に付着させて該画像形成対象物上に画像を形成するインクジェット型の画像形成方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のインクジェット型の画像形成装置としては、画像情報に応じてノズルからインク滴を吐出させるか否かを制御するオンディマンドインクジェット型の画像形成装置と、すべてのノズルからインク滴を連続的に吐出させるとともに該ノズルから吐出して飛翔しているインク滴を画像情報に応じて選択的に偏向させるコンティニュアスインクジェット型の画像形成装置が知られている。前者のオンデマンドインクジェット型の画像形成装置では、ノズルヘッドを構成するインク容器の各ノズル孔に隣接した部分に、小さく仕切った互いに独立なインク収容室を形成する必要があり、多ノズルのノズルヘッドを高収率で製造することが難しかった。一方、後者のコンティニュアスインクジェット型の画像形成装置は、インク容器内を小さく仕切る必要がなくノズルヘッドの製造が比較的容易であるという利点があった。
【０００３】
上記コンティニュアスインクジェット型の画像形成装置としては、インク容器のノズルから吐出した帯電インク滴を静電気力で選択的に偏向することにより、該帯電インク滴を画像形成対象物上に選択的に付着させて該画像形成対象物上に画像を形成する静電コンティニュアスインクジェット（以下「静電ＩＪ」という）型の画像形成装置が知られている。
図９１は、上記静電ＩＪ型の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。この装置において、ノズル１０１から吐出したインク柱１０２が所定の電圧（本例では＋２００Ｖ）が印加されたリング状の帯電電極１０３中で切れてインク滴１０４が形成されるとき、低抵抗のインク柱１０２に静電誘導（電荷注入）されていた正電荷が残る。その結果、インク滴１０４は正に帯電される。この帯電インク滴１０４は直進し、一対の導電性の平行平板からなる偏向電極１０５ａ，ｂの間に入る。図中上側の偏向電極１０５ａには＋１８００Ｖが印加され、下側の偏向電極１０５ｂは接地されているので、正極性に帯電した帯電インク滴１０４は下向きに静電力を受け、その飛行経路が下向きに偏向されてインク滴受け部材としてのガーター１０６等に入って回収される。上記ノズル１０１が接地された場合は、インク柱１０２に電荷が注入されないため、無帯電のインク滴１０４が形成され偏向電極１０５ａ，ｂ間で下向きの静電力を受けることなく直進し、ドラム１０７上の紙（画像形成対象物）に着弾する。ここで、画像データに基づいてノズル１０１に印加する電圧を＋２００Ｖと０Ｖに切り替えることにより、該紙上に画像を形成することができる。
また、図９２に示すように、直進する無帯電インク滴１０４ａをガーター１０６で回収し、偏向電極１０５ａ，ｂで偏向された帯電インク滴１０４ｂで紙１０８上に画像を形成するように構成した静電ＩＪ型の画像形成装置も知られている。
これらの静電ＩＪ型の画像形成装置における各部材の典型的な寸法及びインク滴の典型的な特性は、次のとおりである。例えば図９１の装置において、帯電電極１０３のインク滴飛翔方向の長さが約１０mm、偏向電極１０５ａ，ｂの長さが約３０mm、ノズル１０１と帯電電極１０３との間隔および帯電電極１０３と偏向電極１０５１，ｂとの間隔が１mm以下、帯電電極１０３の直径が２mm以下、上下偏向電極１０５ａ，ｂ間の間隔が数mmである。また、インク滴１０４の飛行速度は約２０m/sec、インク滴１０４の直径は形成する画像の解像力により異なるが例えば６０μm、インク滴１０４の帯電量（Ｑ/Ｍ）は３μＣ/gである。
【０００４】
ところが、上記図９１又は図９２の構成を複数のノズルを備えた装置に適用する場合、ノズルや帯電電極に画像データに応じて異なる電圧を印加する必要があるため、ノズルの間隔を狭くすることが難しく、高密度の多ノズル化を図るという点で不利であった。また、上記図９１又は図９２の構成において、ノズルや帯電電極に一定電圧を印加してノズルから吐出するインク滴を一律に帯電し、偏向電極１０５ａ，ｂに画像情報に応じて該インク滴を選択的に偏向するように構成することも考えられるが、偏向電極１０５ａ，ｂに画像情報に応じて異なる電圧を印加する必要があるため、この場合も、ノズルの間隔を狭くすることが難しく、高密度の多ノズル化を図るという点で不利であった。
【０００５】
そこで、上記図９１又は図９２の構成よりも多ノズル化が容易な装置として、図９３に示すような静電ＩＪ型の画像形成装置が提案されている（文献１：1988年の「THE FOURTH INTERNATIONAL CONGRESS ON ADVANCES IN NON-IMPACT PRINTING TECHNOLOGIES」の予稿集、EASTMAN KODAK社のJAMES A. KATEERBERG氏により発表された「DROP CHARGING AND DEFLECTION USING A PLANAR CHARGE PLATE」参照）。
この図９３の装置では、上記一対の偏向電極の接地電極をなくし、偏向電極に帯電電極を兼ねさせている。この結果、従来方式よりノズルの間隔を狭めることが可能となっている。帯電電極を兼ねた偏向電極１０９に信号電圧を印加するとインク柱１０２の先端に逆極性の電荷が静電誘導（電荷注入）され、ちぎれたインク滴１０４が逆極性に帯電される。逆極性の帯電インク滴は偏向電極１０９に引かれて偏向され、キャッチャー１１０に捕らえられる。一方、無帯電インクは直進して紙１０８に画像を形成する。
図９４は、上記図９３の装置における帯電と偏向の原理を説明する説明図である。帯電電極（偏向電極）１０９に負電圧が印加され、インク容器１１０の下面にあるノズル（オリフイスプレート）１１１ａとキャッチャー１１０が接地されると、図９４に示すような電気力線が形成され、インク柱１０２の先端には正電荷が誘導される。この正電荷を持って形成されたインク滴１０４には帯電電極１０９に向かう静電力が作用し、該インク滴１０４はその方向に偏向される。帯電電極１０９の図中上下方向の長さは０.６３５mmで、上端から０.１２７mmのところでインク柱１０２が切断されてインク滴１０４が生まれる。この結果、帯電電極１０９の２.８mm下方でインク滴は、０.２３mm偏向される。
【０００６】
また、図９５に示すような静電ＩＪ型の画像形成装置も提案されている（文献２：1989年の「THE FIFTH INTERNATIONAL CONGRESS ON ADVANCES IN NON-IMPACT PRINTING TECHNOLOGIES」の予稿集、FUJI XEROX社のNaoki Morita氏により発表された「TRAVELING WAVE DROP GENERATOR FOR MULTI-NOZZLE CONTINUOUS INK JET」参照）。
この図９５の装置は、基本的には通常の静電ＩＪ型画像形成装置を多ノズル化しただけであるが、板状の偏向電極の枚数を１／２にするために、図示のように１枚置きに＋、−に偏向電圧を変えている。この結果、帯電された回収対象のインク滴１０４は交互に右左に偏向される。これにより、ガーター１０６も一つ置きで済む。紙１０８の後ろのドロップセンサー１１２はノズルごとに着弾点を測定し、その結果を帯電コントローラにフィードバックさせるものと思われる。
【０００７】
また、図９６に示すような静電ＩＪ型の画像形成装置も提案されている（文献３：IS＆T's NIP１２:International Conference on Digital Printing Technologies−'８７の予稿集、Hitachi Ltd.のShogo Matsumoto氏により発表された「Flight Stability of Droplets in an Electrostatic Ink−Jet Printer」参照）。
この図９６の装置では、ノズル１０１から射出されるインク滴１０４ごとに、帯電電極１０３で帯電させずに直進させてガーター１０６に当てて回収したり、帯電電極１０３で帯電させて偏向させて紙１０８上に印字させたりしていた。この時、帯電電極１０３の印加電圧を変えることで（偏向電極１０５ａ，１０５ｂに印加する偏向電圧は固定）インク滴１０４の帯電量を変えて印字位置を変えることもできた。本装置構成が記載されている上記文献によれば、上記偏向電極１０５ａ，１０５ｂの長さは約４０mm、該電極間の間隔は約４mmで偏向電圧は約４kＶである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記図９３や図９６に示す装置では、次のような問題点を有している。
（１）クロストークが発生して着弾位置がずれる。例えば、図９３で一番手前のインク滴１０４を帯電させてキャッチャー１１０に回収し、手前から２番目のインク滴を帯電させずに直進させて紙１０８に当てるとき、２番目のインク滴も少量の電荷が誘導され、１番目と２番目の帯電電極（偏向電極）１０９間に形成される電界で１番目の帯電電極の方向に偏向され、紙１０８上の着弾点が狂ってしまう。
（２）クロストークを減少させるためには帯電電極１０９の間隔を広くしなければならず、高密度化が難しい。（前述の予稿集には帯電電極の厚さ（上下方向の長さ）の記載はあるが、奥行きの幅および隣りの電極との間隔に関しては記載されていない。上記帯電電極１０９の厚さが０.６mmである点及び図９３から類推すると、上記帯電電極１０９のピッチは上記厚さと同じ程度であると考えられる。）
（３）クロストークを減少させるために高い電圧を印加できないので、偏向距離も短く不安定になる。通常の静電ＩＪ型の装置では、帯電電極とは別に偏向電極を設け、この偏向電極に高い電圧（数ｋＶ）を印加しているので、偏向距離は数mmあり、十分な信頼性で紙に行くインク滴と回収するインク滴とを分離することができる。
【０００９】
特に、上記図９６の装置では、偏向電極１０５ａ，１０５ｂの寸法が大きく、電圧が高いとこれを密に並べてラインヘッドを作ることは大変困難である。実際に商品化されたラインヘッドの静電ＩＪ型の画像形成装置（Mead社製のDIJIT printer：商品名）ではノズルのピッチは０.５mmであった。このように長い偏向電極１０５ａ，１０５ｂと高い偏向電圧が必要になるのはインク滴の速度が大変速い(例えば、図９６の装置が記載されている上記文献３では２０.２m/secとなっている)ためであると考えられる。
【００１０】
また、上記図９５に示す装置では、次のような問題点を有している。
（１）偏向電極の厚さを薄くするのは限度があるため、ノズルの高密度化を図ることが難しい。インク滴の飛行経路を挟んで対向配置した偏向電極の位置を正確に保つためには、機械的強度から少なくともその厚さは０.１mm以上必要である。また、インク滴を選択的に偏向して画像形成用のインク滴と回収対象のインク滴とに分けているが、この偏向距離は少なくとも０.１mm以上必要である。これらを考慮すると最少ノズル間ピッチは０.５mm、すなわち５０dpiが最大密度と予測される。これはノズルを直線的に並べた場合であるが、千鳥にする場合には長さ数mmの薄い偏向電極を千鳥状に立てて並べなければならず製造と保持がともに困難である。
（２）一つのノズル孔から吐出するインク滴で形成すべきドットが多すぎてスピードが上がらない。
【００１１】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、インク滴飛翔制御手段として従来の平板状の偏向電極を用いた場合に比して、高密度の多ノズル化が容易であり、且つ各ノズルから吐出した帯電インク滴を制御する制御電界におけるクロストークが小さくインク滴の着弾位置のずれを小さくすることができ、しかも帯電インク滴をより小さな制御電圧で偏向できる静電コンティニュアスインクジェット型の画像形成方法及びその装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、一方向に飛翔している帯電インク滴を画像情報に応じて選択的に偏向させることにより、該帯電インク滴を画像形成対象物上に選択的に付着させて該画像形成対象物上に画像を形成する画像形成方法において、画像情報に応じた制御電圧が印加された画像電極で囲まれた貫通孔に向けて該帯電インク滴を飛翔させ、該貫通孔に向かって飛翔する該帯電インク滴を静電力によって減速させた後、該貫通孔を通過しようとする該帯電インク滴を選択的に偏向させることを特徴とするものである。
この画像形成方法では、画像情報に応じて制御電圧が印加された画像電極により、周囲からの静電的な影響を受けにくい貫通孔の内側に、インク滴の偏向を制御するための制御電界が形成される。この制御電界により、該貫通孔を通過しようとする帯電インク滴が選択的に偏向される。この帯電インク滴のうち画像形成対象物に向かって飛翔するインク滴により画像が形成される。しかも、上記貫通孔に向かって飛翔する帯電インク滴を静電力で減速させることにより、より小さな制御電圧で該インク滴を偏向できる。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１の画像形成方法において、上記貫通孔を通過しようとする帯電インク滴のうち、画像形成に用いる帯電インク滴は上記画像形成対象物に向かって飛翔させ、画像形成に用いない帯電インク滴は該画像形成対象物に向かう方向とは異なる方向に飛翔させて回収容器に回収することを特徴とするものである。
この画像形成方法では、上記画像形成対象物に向かう方向とは異なる方向に飛翔する帯電インク滴を回収することにより、該インク滴によって装置の内部が汚染されないようにするとともに、該インク滴を再利用できるようにする。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項１の画像形成方法において、画像情報に基づいて、上記画像電極による制御電界形成領域を通過し上記画像形成対象物に向かって飛翔する帯電インク滴を偏向し、該画像形成対象物上における該帯電インク滴の付着位置を変えることを特徴とするものである。
この画像形成方法では、画像情報に基づいて、上記画像電極による制御電界形成領域を通過し画像形成対象物に向かって飛翔する帯電インク滴を偏向し、該画像形成対象物上における該インク滴の付着位置を変えることにより、１つの制御電界形成領域を通過するインク滴で画像の複数のドットを形成できるようにする。
【００１５】
請求項４の発明は、インク容器のノズル孔から帯電インク滴を吐出させるインク滴吐出手段と、該帯電インク滴を画像情報に応じて選択的に偏向させるインク滴飛翔制御手段とを備え、該帯電インク滴を画像形成対象物上に選択的に付着させて該画像形成対象物上に画像を形成する画像形成装置において、該インク滴飛翔制御手段を、画像電極で囲まれた貫通孔が複数形成されたインク滴飛翔制御部材と、画像情報に応じて、該貫通孔を通過しようとする該帯電インク滴を選択的に偏向させるための制御電圧を該画像電極に印加する制御電圧印加手段とを用いて構成し、該インク容器から該貫通孔に向かって飛翔する帯電インク滴を静電力によって減速させるインク滴減速手段を設けたことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、制御電圧印加手段によりインク滴飛翔制御部材の各画像電極に画像情報に応じて制御電圧が印加される。この制御電圧が印加された各画像電極により、該画像電極で囲まれて周囲からの静電的な影響を受けにくくなっている各貫通孔の内側に、インク滴の偏向を制御するための制御電界が形成される。この制御電界により、各貫通孔を通過しようとする帯電インク滴が選択的に偏向される。この帯電インク滴のうち画像形成対象物に向かって飛翔するインク滴により画像が形成される。しかも、上記インク滴減速手段で上記インク容器から上記貫通孔に向かって飛翔する帯電インク滴を静電力によって減速させることにより、インク滴を偏向しやすくなるので、所定距離だけ偏向するために必要な該画像電極への印加電圧（制御電圧）を低くすることができる。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項４の画像形成装置において、上記画像形成対象物に向かう方向とは異なる方向に飛翔する帯電インク滴を回収するインク滴回収手段を設けたことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、インク滴回収手段で画像形成対象物に向かう方向とは異なる方向に飛翔する帯電インク滴を回収することにより、該インク滴によって装置の内部が汚染されないようにするとともに、該インク滴を再利用できるようにする。
【００１７】
請求項６の発明は、請求項５の画像形成装置において、上記インク滴回収手段を、回収したインク滴を収容する回収容器と、上記画像形成対象物に向かう方向とは異なる方向に飛翔する帯電インク滴を受け止めて該回収容器に導くインク滴回収部材とを用いて構成したことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記画像形成対象物に向かう方向とは異なる方向に飛翔する帯電インク滴をインク滴回収部材で受け止めて回収容器に導き、該インク滴を該回収容器内に回収する。
【００１８】
請求項７の発明は、請求項５の画像形成装置において、上記インク滴回収手段を、上記画像形成対象物に向かう方向とは異なる方向に飛翔する帯電インク滴が直接入る回収口を有する回収容器を用いて構成したことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記画像形成対象物に向かう方向とは異なる方向に飛翔する帯電インク滴を、回収容器の回収口に直接入れて該回収容器内に回収する。
【００１９】
請求項８の発明は、請求項５の画像形成装置において、上記インク滴回収手段を、上記回収容器として兼用した上記インク容器を用いて構成し、上記画像形成対象物に向かう方向とは異なる方向に飛翔する上記帯電インク滴の飛翔方向を、該インク容器の回収口に該インク滴が直接入るように設定したことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記画像形成対象物に向かう方向とは異なる方向に飛翔する帯電インク滴を、回収容器として兼用した上記インク容器に回収口に直接入れて該インク容器内に回収する。
【００２０】
請求項９の発明は、請求項６、７又は８の画像形成装置において、上記回収容器に向かう帯電インク滴を加速する加速手段を設けたことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記回収容器に向かう帯電インク滴を加速手段で加速することにより、各インク滴の回収時間を短くする。
【００２１】
請求項１０の発明は、請求項９の画像形成装置において、上記加速手段として、上記回収容器に向かう帯電インク滴を加速する向きの気流を発生させる気流発生手段を設けたことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、気流発生手段で発生した気流により、上記回収容器に向かう帯電インク滴を加速する。
【００２２】
請求項１１の発明は、請求項９の画像形成装置において、上記加速手段として、上記回収容器に向かう帯電インク滴を加速する向きの電界を形成する電界形成手段を設けたことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、電界形成手段で発生した電界により、上記回収容器に向かう帯電インク滴を加速する。
【００２３】
請求項１２の発明は、請求項１１の画像形成装置において、上記電界形成手段を、上記回収容器に向かう帯電インク滴の飛翔経路に沿って並べて設けた一対の回収加速電極と、該帯電インク滴を加速する向きの電界を形成するための電圧を該一対の回収加速電極の間に印加する電源とを用いて構成したことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記回収容器に向かう帯電インク滴の飛翔経路に沿って並べて設けた一対の回収加速電極に、上記電源から所定の電圧を印加し、該帯電インク滴を加速する向きの電界を形成する。
【００２４】
請求項１３の発明は、請求項１１の画像形成装置において、上記インク滴減速手段として、上記インク容器から上記貫通孔に向かう帯電インク滴の飛翔経路に沿って、該インク滴を減速する向きの電界を形成するための一対の減速電極を設け、該貫通孔に向かう帯電インク滴の飛翔方向と上記回収容器に向かう帯電インク滴の回収飛翔方向とが逆方向であり、上記回収加速電極として、上記減速電極を兼用したことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記インク容器から上記貫通孔に向かう帯電インク滴の飛翔経路に沿って設けた一対の減速電極により、該インク滴を減速する向きの電界を形成する。そして、この減速電極を回収加速電極として兼用し、上記回収容器に向かう帯電インク滴を加速する向きの電界を形成する。
【００２５】
請求項１４の発明は、請求項６、７又は８の画像形成装置において、上記回収容器に回収する帯電インク滴の上記インク容器から上記貫通孔に向かう飛翔経路と上記回収容器に向かう回収飛翔経路とを異ならせたことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記貫通孔に向かう飛翔経路と上記回収飛翔経路とを異ならせたことにより、該飛翔経路に同時に複数の帯電インク滴が存在するように該インク滴を吐出させることができる。
【００２６】
請求項１５の発明は、請求項１４の画像形成装置において、上記画像電極として、上記インク容器からの飛翔方向と交差する面方向で複数の電極に分割したものを用い、各電極に異なる電圧を印加することにより、該インク容器から吐出した帯電インク滴を初期の吐出方向から傾いた方向にシフトさせながら飛翔させることを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記インク容器からの飛翔方向と交差する面方向で複数の電極に分割した画像電極の各電極に異なる電圧を印加する。この各電極で形成した電界により、該インク容器から吐出した帯電インク滴を初期の吐出方向から傾いた方向にシフトさせながら飛翔させ、上記貫通孔に向かう飛翔経路と上記回収飛翔経路とを異ならせる。
【００２７】
請求項１６の発明は、上記帯電インク滴の偏向を補助する電界を形成するための補助電極を、上記画像電極よりも上記インク容器のノズル孔に近い位置に設けた請求項１４の画像形成装置であって、上記補助電極として、上記インク容器からの飛翔方向と交差する面方向で複数の電極に分割したものを用い、各電極に異なる電圧を印加することにより、該インク容器から吐出した帯電インク滴を初期の吐出方向から傾いた方向にシフトさせながら飛翔させることを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記画像電極よりも上記インク容器のノズル孔に近い位置に設けた補助電極を、該インク容器からの飛翔方向と交差する面方向で複数の電極に分割し、各電極に異なる電圧を印加する。この各電極で形成した電界により、該インク容器から吐出した帯電インク滴を初期の吐出方向から傾いた方向にシフトさせながら飛翔させ、上記貫通孔に向かう飛翔経路と上記回収飛翔経路とを異ならせる。
【００２８】
請求項１７の発明は、上記インク滴吐出手段を、上記インク容器のノズル孔から吐出しようとするインク滴を挟むように配置した帯電電極を用いて構成した請求項１４の画像形成装置であって、上記帯電電極として、上記インク容器からの飛翔方向と交差する面方向で複数の電極に分割したものを用い、各電極に異なる電圧を印加することにより、該インク容器から吐出した帯電インク滴を初期の吐出方向から傾いた方向にシフトさせながら飛翔させることを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記インク容器のノズル孔から吐出しようとするインク滴を挟むように配置した帯電電極を、該インク容器からの飛翔方向と交差する面方向で複数の電極に分割し、各電極に異なる電圧を印加する。この各電極で形成した電界により、該インク容器から吐出した帯電インク滴を初期の吐出方向から傾いた方向にシフトさせながら飛翔させ、上記貫通孔に向かう飛翔経路と上記回収飛翔経路とを異ならせる。
【００２９】
請求項１８の発明は、上記画像電極の内周面が、上記貫通孔の中心軸について軸対称の形状をしている請求項１４の画像形成装置であって、上記帯電インク滴を上記貫通孔の中心軸からずらして入射することを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記帯電インクを上記貫通孔の中心軸からずらして入射することにより、該インク滴に対して該入射の方向と交差する向きの静電気力を作用させる。この静電気力により、該インク容器から吐出した帯電インク滴を初期の吐出方向から傾いた方向にシフトさせながら飛翔させ、上記貫通孔に向かう飛翔経路と上記回収飛翔経路とを異ならせる。
【００３０】
請求項１９の発明は、請求項６の画像形成装置において、上記インク滴回収部材の帯電インク滴が接触する表面を撥水処理したことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記インク滴回収部材の帯電インク滴が接触する表面を撥水処理することにより、該部材で受け止めたインク滴が該部材の表面に付着したままの状態にならずに、自重などによって該部材の表面に沿って回収容器に流れていく。
【００３１】
請求項２０の発明は、請求項８の画像形成装置において、上記インク容器の回収口を、該回収口から上記インク滴が吐出しない程度に該インク容器のノズル孔から離れた位置に形成したことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記インク容器の回収口を上記所定の位置に形成することにより、該回収口から上記インク滴が吐出しないようにする。
【００３２】
請求項２１の発明は、上記帯電インク滴の偏向を補助する電界を形成するための補助電極を、上記画像電極よりも上記インク容器のノズル孔に近い位置に設け、上記回収容器を該補助電極を挟んで該画像電極とは反対側に配置した請求項６、７又は８の画像形成装置であって、上記補助電極として、上記インク容器から上記貫通孔に向かって飛翔する帯電インク滴が通過するための孔と、上記回収容器の回収口に向かって逆飛翔する帯電インク滴が通過するための孔とを有する１枚の金属板を用いたことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記帯電インク滴の偏向を補助する電界を形成するための補助電極に上記２つの孔を形成することにより、上記インク容器から上記貫通孔に向かう帯電インク滴の飛翔と、上記回収容器の回収口に向かう帯電インク滴の逆飛翔を該補助電極で遮ることがない。そして、補助電極に１枚の金属板を用いることにより、安く且つ精度よく、機械的強度に優れた補助電極を製造することができる。
【００３３】
請求項２２の発明は、上記帯電インク滴の偏向を補助する電界を形成するための補助電極を、上記画像電極よりも上記インク容器のノズル孔に近い位置に設け、上記回収容器を該補助電極を挟んで該画像電極とは反対側に配置した請求項６、７又は８の画像形成装置であって、上記回収容器に回収しようとする帯電インク滴を上記インク容器のノズル孔の方向に加速する電界が形成されないように、上記補助電極の形状、配置及び印加電圧を設定したことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記帯電インク滴の偏向を補助する電界を形成するための補助電極の形状、配置及び印加電圧の上記所定の設定により、上記回収容器に回収しようとする帯電インク滴を上記インク容器のノズル孔の方向に加速する電界が形成されないようにする。この加速電界形成の抑制により、該インク滴を該インク容器のノズル孔から離れた位置で回収できるようにする。
【００３４】
請求項２３の発明は、上記帯電インク滴の偏向を補助する電界を形成するための補助電極を、上記画像電極よりも上記インク容器のノズル孔に近い位置に設け、上記回収容器を該補助電極を挟んで該画像電極とは反対側に配置した請求項６、７又は８の画像形成装置であって、上記回収容器に回収しようとする帯電インク滴の上記インク容器のノズル孔に向かう方向の速度を減速する電界が形成されるように、上記補助電極の形状、配置及び印加電圧を設定したことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記帯電インク滴の偏向を補助する電界を形成するための補助電極の形状、配置及び印加電圧の上記所定の設定により、上記回収容器に回収しようとする帯電インク滴の上記インク容器のノズル孔に向かう方向の速度を減速する電界が形成される。この電界形成により、該インク滴を該インク容器のノズル孔から離れた位置で回収できるようにする。
【００３５】
請求項２４の発明は、上記帯電インク滴の偏向を補助する電界を形成するための補助電極を、上記画像電極よりも上記インク容器のノズル孔に近い位置に設け、上記回収容器を該補助電極を挟んで該画像電極とは反対側に配置した請求項６、７又は８の画像形成装置であって、上記回収容器に回収しようとする帯電インク滴を上記インク容器のノズル孔の方向とは逆方向に加速する電界が形成されるように、上記補助電極の形状、配置及び印加電圧を設定したことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記帯電インク滴の偏向を補助する電界を形成するための補助電極の形状、配置及び印加電圧の上記所定の設定により、上記回収容器に回収しようとする帯電インク滴を上記インク容器のノズル孔の方向とは逆方向に加速する電界が形成される。この電界形成により、該インク滴を該インク容器のノズル孔から離れた位置で回収できるようにする。
【００３６】
請求項２５の発明は、請求項６又は７の画像形成装置において、上記インク容器から吐出した帯電インク滴のうち、上記画像形成対象物に付着させる帯電インク滴を直進して飛翔させるように、且つ上記回収容器に回収する帯電インク滴を上記インク滴飛翔制御部材の表面に沿った方向に偏向させるように、上記画像電極を設けたことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記画像形成対象物に付着させる帯電インク滴を直進して飛翔させることにより、該インク滴の粒径が変化してその飛行速度が変化した場合でも、画像形成対象物上の着地点が変化しない。そして、上記回収容器に回収する帯電インク滴を上記インク滴飛翔制御部材の表面に沿った方向に偏向させることにより、該インク滴飛翔制御部材が該回収容器に向かう該インク滴を遮ることがない。
【００３７】
請求項２６の発明は、請求項２５の画像形成装置において、上記画像電極として、帯電インク滴が通過する貫通孔を囲むように配置したリング状の第１の画像電極と、該第１の画像電極のインク滴飛翔方向上流側で帯電インク滴が通過する貫通孔を間に挟み込むように対向させて配置した第２の画像電極及び第３の画像電極とを設け、上記回収容器に回収する帯電インク滴が飛翔しているときに、該第１の画像電極及び該第２の画像電極に該帯電インク滴の帯電極性と同じ極性の電圧を印加し、該第３の画像電極に該帯電インク滴の帯電極性とは逆極性の電圧を印加することを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記回収容器に回収する帯電インク滴が飛翔しているときに、上記リング状の第１の画像電極及び上記第２の画像電極に帯電インク滴の帯電極性と同じ極性の電圧を印加し、上記第３の画像電極に該帯電インク滴の帯電極性とは逆極性の電圧を印加する。この所定極性の電圧を印加した各電極で形成した電界により、該帯電インク滴を上記インク滴飛翔制御部材の表面に沿った方向に偏向させる。
【００３８】
請求項２７の発明は、請求項２５の画像形成装置において、上記回収容器に回収する帯電インク滴を上記インク滴飛翔制御部材の表面に沿った方向に偏向させる向きの電界を形成するための一対の回収電極を設けたことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記一対の回収電極により、上記回収容器に回収する帯電インク滴を上記インク滴飛翔制御部材の表面に沿った方向に偏向させる向きの電界を形成する。この電界により、該回収容器に向かう該インク滴を加速し、より速やかに回収できるようにする。
【００３９】
請求項２８の発明は、請求項２７の画像形成装置において、上記回収電極を、上記画像電極とともに同一部材上に形成したことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記回収電極を上記画像電極とともに同一部材上に形成することにより、両電極間の相対的な位置精度が向上するとともに、両電極の製造の低コスト化を図ることができる。
【００４０】
請求項２９の発明は、請求項２７の画像形成装置において、上記画像電極による制御電界形成領域を通過した帯電インク滴が画像形成対象物に向かう飛翔経路と、上記回収電極との間に、シールド電極を設けたことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記所定の位置にシールド電極を設けることにより、上記回収電極で形成される電界が、上記画像電極による制御電界形成領域を通過し画像形成対象物に向かっている帯電インク滴に作用しないようにする。
【００４１】
請求項３０の発明は、請求項４の画像形成装置において、上記貫通孔を囲むように配置した補助電極と、上記帯電インク滴の偏向を補助する電界を形成するための電圧を該補助電極に印加する電源とを設けたことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記貫通孔を囲むように配置した補助電極に上記所定の電圧を印加することにより、上記画像電極による帯電インク滴の偏向を補助する。この偏向の補助により、該インク滴を偏向しやすくなるので、該インク滴を所定距離だけ偏向するために必要な該画像電極への印加電圧（制御電圧）を低くすることができる。また、インク容器から吐出される帯電インク滴の速度が高速の場合でも、画像情報に応じた該インク滴の偏向を安定して行うことができる。
【００４２】
請求項３１の発明は、請求項３０の画像形成装置において、上記補助電極を、上記画像電極とともに同一部材上に形成したことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記補助電極を上記画像電極とともに同一部材上に形成することにより、両電極間の相対的な位置精度が向上するとともに、両電極の製造の低コスト化を図ることができる。
【００４３】
請求項３２の発明は、上記補助電極を、上記画像電極よりも上記インク容器のノズル孔に近い位置に設けた請求項３０の画像形成装置であって、上記インク容器から吐出した帯電インク滴が上記画像電極によって形成される制御電界形成領域に到達するまでの飛翔経路において、該インク滴を加速する向きの電界が形成されないように、上記補助電極の形状、配置及び印加電圧を設定したことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記補助電極の形状、配置及び印加電圧の上記所定の設定により、上記インク容器から吐出した帯電インク滴が上記画像電極によって形成される制御電界形成領域に到達するまでの飛翔経路において、該インク滴を加速する向きの電界が形成されないようにする。この加速電界形成の抑制により、該インク滴を偏向しやすくなるので、所定距離だけ偏向するために必要な該画像電極への印加電圧（制御電圧）を低くすることができる。また、インク容器から吐出される帯電インク滴の速度が高速の場合でも、画像情報に応じた該インク滴の偏向を安定して行うことができる。
【００４４】
請求項３３の発明は、請求項４の画像形成装置において、上記インク滴減速手段として、上記貫通孔に向かう帯電インク滴を減速する向きの電界を形成する電界形成手段を設けたことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、電界形成手段で形成した制御が容易な電界により、上記貫通孔に向かう帯電インク滴を減速しているので、該インク滴をより正確に減速させることができる。
【００４５】
請求項３４の発明は、請求項３３の画像形成装置において、上記電界形成手段を、上記貫通孔に向かう帯電インク滴の飛翔経路に沿って並べて設けた一対の減速電極と、該帯電インク滴を減速する向きの電界を形成するための電圧を該一対の減速電極の間に印加する電源とを用いて構成したことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記貫通孔に向かう帯電インク滴の飛翔経路に沿って並べた上記一対のリング状の減速電極で形成された電界により、上記貫通孔に向かう帯電インク滴を減速する。
【００４６】
請求項３５の発明は、上記インク滴吐出手段を、上記インク容器のノズル孔から吐出しようとするインク滴を挟むように配置した帯電電極を用いて構成した請求項３４の画像形成装置であって、上記一対の減速電極のうち上記インク容器のノズル孔に近い減速電極として、上記帯電電極を兼用したことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記一対の減速電極のうち上記インク容器のインク滴ノズル孔に近い減速電極として上記帯電電極を兼用しているので、装置構成が簡易になる。
【００４７】
請求項３６の発明は、上記帯電インク滴の偏向を補助する電界を形成するための補助電極を、上記画像電極よりも上記インク容器のノズル孔に近い位置に設けた請求項３４の画像形成装置であって、上記一対の減速電極のうち上記画像電極に近い減速電極として、上記補助電極を兼用したことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記一対の減速電極のうち上記画像電極に近い減速電極として上記補助電極を兼用しているので、装置構成が簡易になる。
【００４８】
請求項３７の発明は、請求項３４の画像形成装置において、上記一対の減速電極のうち上記画像形成対象物に近い減速電極として、上記画像電極を兼用したことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記一対の減速電極のうち上記画像形成対象物に近い減速電極として上記画像電極を兼用しているので、装置構成が簡易になる。
【００４９】
請求項３８の発明は、請求項４の画像形成装置において、上記画像形成対象物に対して上記画像電極とは反対側から対向する位置に配置した対向電極と、上記帯電インク滴の帯電極性とは逆極性の電圧を該対向電極に印加する電源とを設けたことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記帯電インク滴の帯電極性とは逆極性の電圧を印加した上記対向電極で形成された電界により、画像電極による制御電界形成領域を通過して画像形成対象物に向かう帯電インク滴を加速する。このインク滴の加速により、画像形成の速度を高めることができる。
【００５０】
請求項３９の発明は、請求項４の画像形成装置において、上記画像電極と上記画像形成対象物との間の上記帯電インク滴の飛翔を妨げない位置に該インク滴の飛翔経路を挟むように配置した一対の偏向電極と、該画像形成対象物に付着する該インク滴を偏向する向きの電界を形成するための電圧を該偏向電極に印加する電源とを設けたことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記所定の電圧を印加した一対の偏向電極で形成された電界により、画像電極による制御電界形成領域を通過して画像形成対象物に向かう帯電インク滴を偏向する。このインク滴の偏向により、１つの制御電界形成領域を通過するインク滴で画像の複数のドットを形成できる。
【００５１】
請求項４０の発明は、請求項３９の画像形成装置において、上記画像電極による制御電界の強度を、上記偏向電極による偏向電界の強度よりも強くしたことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記画像電極による制御電界の強度を、上記偏向電極による偏向電界の強度よりも強くすることにより、該制御電界による帯電インク滴の選択的な偏向に対する該偏向電界の影響を小さくする。
【００５２】
請求項４１の発明は、請求項３９の画像形成装置において、上記一対の偏向電極の一方を接地し、もう一方に上記帯電インク滴の帯電極性と逆極性の電圧を印加したことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記一対の偏向電極の一方にのみ電圧を印加するので、上記複数ドット形成のための印加電圧の制御が容易になる。
【００５３】
請求項４２の発明は、請求項３９の画像形成装置において、上記偏向電極を、上記画像電極とともに同一部材上に形成したことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記偏向電極を上記画像電極とともに同一部材上に形成することにより、両電極間の相対的な位置精度が向上するとともに、両電極の製造の低コスト化を図ることができる。
【００５４】
請求項４３の発明は、請求項４の画像形成装置において、上記画像電極の上記インク容器側及び上記画像形成対象物側に、シールド電極を設けたことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記画像電極の上記インク容器側及び上記画像形成対象物側に設けたシールド電極でシールドすることにより、先行して飛翔する帯電インク滴が画像電極による制御電界形成領域を通過した直後に、又は後続の帯電インク滴が該制御電界形成領域に入る直前に、該画像電極に印加する電圧を切り換えることができるようになる。従って、帯電インク滴の吐出間隔を短くして画像形成の速度を高めることができる。
【００５５】
請求項４４の発明は、上記シールド電極を接地し、上記画像電極として、上記貫通孔を間に挟んで対向するように配置した一対の画像電極を用いた請求項４３の画像形成装置であって、該一対の画像電極の一方を接地し、もう一方に上記帯電インク滴の帯電極性と同極性の電圧を印加したことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記一対の画像電極のうち上記シールド電極と同電位の接地した画像電極の方向に帯電インク滴を偏向させているので、該インク滴が該画像電極に付着し該画像電極と上記シールド電極との間が電気的に導通状態になったとしても、過剰電流が流れることがない。従って、上記各電極に印加するための電気回路が破壊される危険性が少なくなる。
【００５６】
請求項４５の発明は、請求項４３の画像形成装置において、上記シールド電極を、上記画像電極とともに同一部材上に形成したことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記シールド電極を上記画像電極とともに同一部材上に形成することにより、両電極間の相対的な位置精度が向上するとともに、両電極の製造の低コスト化を図ることができる。
【００５７】
請求項４６の発明は、請求項４の画像形成装置において、上記インク容器から上記貫通孔に向かう帯電インク滴の飛翔経路を囲むように、該帯電インク滴を該貫通孔内に収束する電界を形成するための収束電極を設けたことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記インク容器のノズル孔から上記貫通孔に向かう帯電インク滴の飛翔経路を囲むように設けた収束電極で形成した電界により、該帯電インク滴を該貫通孔内に収束する。このインク滴の収束により、上記インク容器から吐出するインク滴の吐出角度がばらついた場合でも、該貫通孔に対して該インク滴を確実に入射させ、画像情報に応じた該インク滴の選択的な偏向を確実に行うことができる。
【００５８】
請求項４７の発明は、請求項４６の画像形成装置において、上記収束電極の内径が上記画像電極の内径よりも大きいことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記収束電極の内径が上記画像電極の内径よりも大きいので、上記インク滴の吐出方向がばらつきの調整範囲が広くなる。
【００５９】
請求項４８の発明は、上記画像電極の上記収束電極側に、接地したシールド電極を設けた請求項４６の画像形成装置であって、上記収束電極を接地したことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記収束電極を接地することにより、上記画像電極の該収束電極側に設けた上記シールド電極との間に不要な電界が形成されないようになり、上記貫通孔に向かう帯電インク滴の飛翔が安定する。
【００６０】
請求項４９の発明は、上記インク滴吐出手段を、上記インク容器のノズル孔から吐出しようとするインク滴を挟むように配置した帯電電極を用いて構成した請求項４６の画像形成装置であって、上記インク容器のノズル孔から吐出した帯電インク滴が上記画像形成対象物上の所定位置に到達して付着するように、上記帯電電極と上記収束電極との間に電位差を形成したことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記帯電電極と上記収束電極との間に上記所定の電位差を形成することにより、上記インク容器から吐出した帯電インク滴が上記画像形成対象物上の所定位置に到達して付着する。
【００６１】
請求項５０の発明は、請求項４乃至４９のいずれかの画像形成装置において、上記各電極の少なくとも一つをフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）部材上に形成したことを特徴とするものである。
この画像形成装置では、上記各電極の少なくとも一つを、電極パターンの位置合わせが容易で且つ安価なフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）部材上に形成する。
【００６２】
なお、上記各請求項の発明における画像形成対象物には、紙などの記録媒体だけでなく、該記録媒体に転写する画像を一旦担持する中間転写体なども含まれるものである。
また、上記各請求項の発明において、上記画像電極で形成される制御電界形成領域を通過するときの上記帯電インク滴の速度は２m/sec以下が好ましい。
【００６３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明を適用可能な参考例に係る画像形成装置の概略構成図である。図１では、一つのノズル孔についてのみ示されているが、実際の装置は、複数のノズル孔がライン状に形成された多ノズル構造になっている。
【００６４】
本装置は、インク容器１０と、帯電電極２０と、インク滴飛翔制御手段としての板状のインク滴飛翔制御部材３０と、対向電極４０とを備えている。液状の画像形成物質としてのインク５０が収容されたインク容器１０の上面には、ケーシングに兼用されている接地されたベース電極１１が設けられている。このベース電極１１に、所定直径のノズル孔１２が所定ピッチでライン状に形成されている。また、インク容器１０には、ノズル孔１２からインク滴を吐出させるための図示しない吐出手段が設けられている。この吐出手段は、圧電（ピエゾ）素子を用いるピエゾ方式や、バブル方式、静電加圧方式、静電吸引方式などを用いるように構成することができる。また、これらの方式以外にも、前出の1989年「THE FIFTH INTERNATIONAL CONGRESS ON ADVANCES IN NON-IMPACT PRINTING TECHNOLOGIES」の予稿集で提案されている「TRAVELING WAVE DROP GENERATOR FOR MULTI-NOZZLE CONTINUOUS INK JET」（以下「従来技術Ｂ」という。）で使用されているTraveling Wave Drop Generator（TWDG）方式や、スプレー方式（ＷＯ９５／１５８２２、ＰＣＴ／ＧＢ９４／０２６９２参照）等を用いるように構成することもできる。
【００６５】
上記帯電電極２０は、厚さ０.１〜１mmの金属板に各ノズル孔１２に対応した直径０.１〜１.０mmの複数の孔２１を開けて形成されている。この孔２１は、インク容器１０の各ノズル孔１２から吐出したインク柱５１の先端が切れてインク滴５２ができる箇所を囲むように形成されている。帯電電極２０には、帯電インク滴５２の帯電極性とは逆極性の電圧が図示しない電源から印加されている。この電圧が印加された帯電電極２０により、インク容器１０から吐出したインク柱５１に該電圧と逆極性の電荷が静電誘導され、該インク柱５１から切れたインク滴に該電荷が残り、帯電インク滴５２となる。帯電電極２０の板厚は、ノズル孔１２から伸びるインク柱５１が切れる位置で決まり、上記孔１２の直径は、インク滴５２に与える帯電量と、インク滴と帯電電極との間の電位差で決まる。例えば、直径３０μmのインク滴に−９μC/gの帯電量を与えるとき、導電性のインク柱５１と帯電電極との間の電位差が６０Ｖであれば、直径は１００μmになる。
なお、帯電電極２０としては、本装置のような金属板に代えて、単一ノズル孔のノズルヘッドで通常用いられているリング状の電極を用いてもよい。また、インク滴を帯電する方法としては、本装置のように静電誘導を用いる方法に代えて、従来から公知の他の帯電方法を用いてもよい。
【００６６】
上記吐出手段や上記帯電電極２１などにより、インク容器１０のノズル孔１２から帯電インク滴５２を吐出させるインク滴吐出手段が構成されている。このインク滴吐出手段により、インク容器１０の複数のノズル孔１２から帯電インク滴５２が同時に吐出される。
【００６７】
図２（ａ）及び（ｂ）は、上記インク滴飛翔制御部材３０の横断面図及び縦断面図である。同図において、リード電極は省略されている。このインク滴飛翔制御部材３０としては、厚さ５０μm程度の樹脂フィルム（例えばポリイミドフィルム）３４の両面に１０〜２０μm程度の銅箔を貼り、表にリング状の画像電極３１のパターン、裏に同じくリング状の補助電極３２のパターンを露光後エッチングして作製したフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）部材を用いた。上記インク滴飛翔制御部材３０の画像電極３１及び補助電極３２の中央部には、ノズル孔１２からの帯電インク滴５２が通過し得るように、各ノズル孔１２に対応した貫通孔３３が形成される。なお、上記各電極をパターンが形成された面には、必要に応じて樹脂コーティングを施してもよい。
上記インク滴飛翔制御部材３０のリング状の画像電極３１は、帯電インク滴５２を画像情報に応じて選択的に偏向させる制御電界を主に形成するものであり、画像情報に応じて変化する制御電圧が印加される。また、上記リング状の補助電極３２は、上記帯電インク滴５２の偏向を補助する電界を形成するものであり、一定電圧が印加される。
【００６８】
上記対向電極４０は、画像形成対象物としての紙５３を吸引して保持する導電性の吸盤からなり、帯電インク滴５２の帯電極性と逆極性の電圧が図示しない電源から印加されている。
【００６９】
また、本装置では、インク容器１０からインク滴飛翔制御部材３０に向かって飛翔する帯電インク滴５２が空気抵抗で減速するように該インク滴の粒径を設定し、帯電インク滴５２を低い制御電圧で偏向できるようにしている。このように空気抵抗で減速させるためには、該インク滴の粒径を５μm以下に設定するのが好ましい。
【００７０】
また、各種方式で形成されるインク滴の粒径、帯電量及び初速度は一般的にそれぞれ３０〜９０μm、３〜１５μＣ/g、５〜２０m/secである。本実施形態のシミュレーションでは、帯電インク滴５２の粒径、帯電量の絶対値及び初速度をそれぞれ、５〜６０μm、３〜１５μＣ/g及び５〜２０m/secの範囲内で設定した。また、第２の実施形態以降のシミュレーションでは、帯電インク滴５２の粒径を３０μm、帯電量を−９μＣ/g、初速度を約５m/secと仮定した。
【００７１】
次に、本装置のより具体的な構成例をシミュレーションの結果とともに説明する。以下に示すシミュレーションでは、差分法に基づく数値計算により、半径ｒ(m)、質量m(g)、帯電量q/m(μC/g)の粒子が、２次元空間のある位置X0（m）、Y0（m）にＸ方向速度Vx0(m/sec)、Ｙ方向速度Vy0(m/sec)で存在するとき、この粒子に作用している７つの力の和のＸ，Ｙ方向成分Ｆx，Ｆyで、次式で示す運動方程式を解いて、dt(sec)後の新しい位置と速度を求めた。
【数１】
Fx＝m・αx
Fy＝m・αy
ｘ＝ｘ０＋Vx0・dt＋(1/2)αx・(dt)２
ｙ＝ｙ０＋Vy0・dt＋(1/2)αy・(dt)２
Vx＝Vx0+αx・dt
Vy＝Vy0+αy・dt
【００７２】
なお、上記シミュレーションで考慮した力は次の７種類である。
(i) 電極に印加された電圧が対象粒子の位置に形成する電界による静電力。
(ii) 対象粒子の有する電荷に基づく鏡像力。
(iii) 対象粒子の周りに存在する帯電粒子との静電引力、静電斥力。
(iv) 重力。
(v) 粘性抵抗力（空気抵抗）。
(vi) 電極との付着力（ファンデルワールツ力）。
(vii) 電極や他のトナーと衝突した時の反撥力。
【００７３】
上記図１の構成において、例えば、粒径３０μmのインク滴５２を初速度５m/secで垂直に打ち上げた場合のインク滴の速度変化をシミュレーションしてみると、ノズル孔１２から約１２mmの高さでその速度がゼロになる。本構成例では、後述するようにインク滴飛翔制御部材３０の直径１００μm前後の貫通孔３３に、インク滴５２を進入させるように制御しているが、吐出角度のバラツキを考慮すると、該貫通孔３３にうまく入射させることができないおそれがある。例えば、ノズル孔１２からの吐出角度が１度傾くと１２mm先では横方向に２００μmもずれてしまい、貫通孔３３から外れてしまう。これに対し、上記速度が最高点が１mmの場合は横方向のズレを１７μmに押さえられるので、直径３０μmのインク滴が左右にズレても直径１００μmの貫通孔３３の中で入射させることができる。
【００７４】
図３は、インク滴の粒径と初速度を変えて最高到達点を求めたシミュレーション結果である。図３中の記号「×」、「▲」、「■」及び「◆」はそれぞれ、初速度が２０m/sec、１５m/sec、１０m/sec及び５m/secの場合のデータを示している。この図３により、粒径が５μmで初速度が１５m/sec以下のときに、インク滴の最高点が１mm以下になることがわかる。
【００７５】
そこで、本装置では、図１に示すようにノズル孔１２の上方０.３mmの位置に画像電極３１と補助電極３２とを有するインク滴飛翔制御部材３０を配置し、さらにその上方０.４mmの位置に、対向電極４０に支えられた紙５３を配置している。補助電極３２には０Ｖを印加し、対向電極には＋６００Ｖを印加した。そして、画像電極に−１００Ｖ印加することにより、帯電電極２０で−９μＣ/gに帯電され初速度５m/secで吐出された粒径５μmのインク滴を、インク滴飛翔制御部材３０の貫通孔３３の中で反転させて該部材３０の下側に押し返している。図４（ａ）〜（ｏ）は、この帯電インク滴５２が反転移動するシミュレーション結果である。
また、上記画像電極３１に補助電極３２と同じ０Ｖを印加することにより、帯電インク滴５２がインク滴飛翔制御部材３０の貫通孔３３を通過し、該帯電インク滴５２を紙５３に付着させ、該紙５３上に画像を形成することができた。図５（ａ）〜（ｏ）は、この帯電インク滴５２が貫通孔３３を通過して紙３に付着するシミュレーション結果である。
なお、本構成例では、上記インク滴飛翔制御部材３０を、厚さ５０μmのポリイミドフイルムの両面に厚さ１７μm（シミュレーションでは２０μmとした。）の銅箔を貼り、表に画像電極３１のパターン、裏に補助電極３２のパターンを露光後エッチングして作製した。また、図４及び図５シミュレーションの各分図間の時間ステップは５０μsecであり、図１と図４及び図５とは上下逆向きになっている。
【００７６】
以上、本画像形成装置によれば、上記インク滴飛翔制御部材３０の画像電極３１で囲まれた、周囲からの静電的な影響を受けにくい貫通孔３３の内側に、帯電インク滴５２の偏向を制御するための制御電界を形成しているので、各貫通孔を近づけて配置しても、各ノズルから吐出した帯電インク滴を制御する制御電界におけるクロストークが小さくなる。従って、従来の平板状の偏向電極を用いてインク滴を偏向させる場合に比して、高密度の多ノズル化が容易であり、且つ上記クロストークに起因するインク滴の着弾位置のずれを小さくすることができる。
また、本画像形成装置によれば、帯電インク滴５２の粒径を所定以下にすることにより、インク容器１０からインク滴飛翔制御部材３０に向かって順方向に飛翔する帯電インク滴５２が空気抵抗で減速するようにしているので、該帯電インク滴５２を所定距離だけ偏向するために必要な該画像電極３１への印加電圧（制御電圧）を低くすることができる。しかも、インク容器１０から吐出される帯電インク滴５２の初速が高速の場合でも、画像情報に応じた該インク滴５２の偏向を安定して行うことができる。
【００７７】
〔実施形態１〕
上記図１の画像形成装置では、画像形成に使用されず上記インク滴飛翔制御部材３０から下側に押し返された回収対象のインク滴を、例えば風を送ってインク容器に送って回収することが考えられる。ノズル孔１２から高速で吐出されたインク滴を向かい風（気流）で減速させる減速手段としての気流発生装置を設けた場合は、その向かい風（気流）がそのまま回収用の風にもなるので大変便利であるが、風は不安定で場所ごとにあるいは時間ごとに変化するのであまり好ましくない。上方に吐出させたインク滴が重力のみで戻るのを待つことも可能だが、空気抵抗が大きいため非常に長い時間がかかり、画像形成速度（記録速度）が上がらない。空気抵抗の寄与を減らすためにインク滴の粒径を６０μmと大きくしても、戻りに必要な時間は０.６６secとまだ非常に長い。重力の寄与は非常に少ないので水平方向に吐出させ、空気抵抗のみで減速させた場合もほぼ同じ結果になる。以上のように、空気抵抗や重力、風で減速させたりすることによってインク滴を回収するのは理論的には可能でも実際上は難しい。もっと正確で強い力をインク滴に作用させて回収するのが好ましい。
【００７８】
そこで、本実施形態の画像形成装置では、減速電極で形成した電界による静電力を使って、インク容器１０からインク滴飛翔制御部材３０に向かって順方向に飛翔する帯電インク滴５２の減速と、インク滴飛翔制御部材３０から逆（戻り）方向に飛翔する帯電インク滴５２の加速とを行うように構成した。
【００７９】
図６は、第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。なお、図６において、上記図１に示す装置と同様な部分には同一の符号を付し、それらの構成及び機能も同様であるので、それらについての説明は省略する。また、上記図１の装置と同様な効果についても省略する。
図６の装置においては、インク容器１０のベース電極１１の上方に、リング状の帯電電極２２を有するＦＰＣからなる帯電電極部材２３と、上記インク滴飛翔制御部材３０との間に、０.５mmの間隔を空けて、減速電極６１Ａ，６１Ｂをそれぞれ有する１対のＦＰＣからなる減速電極部材６０Ａ，６０Ｂを配設した。そして、減速電極６１Ｂを接地し、減速電極６１Ａに＋１３５０Ｖを印加し、初速度５m/secで吐出された帯電量−９μＣ/g、粒径３０μmの帯電インク滴５２の速度を、インク滴飛翔制御部材３０の貫通孔３３に入る前に約１.４m/secまで減速した。そして、上記図１の装置と同様に、画像電極３１に−１００Ｖを印加することで該インク滴５２を反転させて回収することができ、一方、画像電極３１に０Ｖを印加することで該貫通孔３３を通過させて紙５３に画像を形成することができた。上記画像電極３１で形成された制御電界により反転して貫通孔３３から下方に出た帯電インク滴５２は、回収加速電極として兼用される減速電極６１Ａ，６１Ｂ間に形成されている逆方向の加速電界で加速されてインク容器１０に戻った。このインク滴の回収に要した時間は、ノズル孔１２からの帯電インク滴５２が吐出されてからインク滴飛翔制御部材３０の貫通孔３３に到達するまでが約１５０μsec、該貫通孔３３に入って出てくるまでが約２００μsec、該貫通孔３３から出てからインク容器１０に戻るまでが約１５０μsecであり、合計で約５００μsecであった。画像の解像力を３００dpiとすると１ドット（１ライン）を５００μsecで描けるので、プリント速度は約１７ppmになる。
【００８０】
上記インク容器１０に回収されるインク滴５２は時間にして０.５msec、距離にして約１mmの飛行の後、直接インク容器１０に回収されるので、空中で汚染されることも少ない。また、ガーター、パイプ、モーター、フィルター等で構成される回収装置も不要になる。また、一つのノズル孔１２に対して空中に存在するインク滴５２は１個だけなのでインク滴間の相互干渉は生じない。もちろん、隣接ドット間の干渉は考えられるが、図７に示すように画像電極３１及びノズル孔１２を千鳥状に配置すれば、隣接インク滴間の間隔は２００〜３００μmになり、相互干渉は生じない。なお、図７は、内径φ＝約１６０μmの画像電極３１を幅Ｗ＝約２mm及びピッチＰ＝８４.５μm（解像度３００dpiに相当）で千鳥状に配置した例を示している。
【００８１】
〔実施形態２〕
図８は、第２の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。なお、図８において、上記図１及び図６に示す装置と同様な部分には同一の符号を付し、それらの構成及び機能も同様であるので、それらについての説明は省略する。また、上記図１の装置と同様な効果についても省略する。
【００８２】
図８の装置では、減速電極６１Ａ，６１Ｂを省き、帯電電極部材２３とインク滴飛翔制御部材３０との間隔を０.５００mmに縮め、帯電電極部材２３の帯電電極２２を上記図６の減速電極６１Ａとして兼用し、補助電極３２を上記減速電極６１Ｂとして兼用した。そして、帯電電極２２に＋１３５０Ｖ、対向電極４０に＋６００Ｖ、補助電極３２に０Ｖ、画像電極３１に画像情報に応じて０Ｖと−１００Ｖとを印加することで、同様の結果が得られた。
図９（ａ）〜（ｏ）及び図１０（ａ）〜（ｏ）はそれぞれ、紙５３上に画像を形成する動作モード（以下「画像形成モード」という。）及び帯電インク滴５２をインク容器１０に回収する動作モード（以下「回収モード」という。）におけるインク滴５２の飛翔の様子を示すシミュレーション結果である。各図のシミュレーションは、帯電インク滴５２が帯電電極２２による帯電領域から出るところから行っている。
【００８３】
また、本実施形態では、帯電インク滴５２の帯電量を同一量に保つために、帯電電極２２の内径を上記第１の実施形態の場合よりも広げて帯電電極２２とインク柱５１との間の電気容量を減少させた。また、対向電極４０に印加した＋６００Ｖは必須ではない。画像形成用の帯電インク滴５２は上記インク滴飛翔制御部材３０の貫通孔３３に入る時１.５m/secの速度を有しているため、対向電極４０への印加電圧を０Ｖとしてそのまま加速せずに流しても、図１１のシミュレーション結果に示すように紙５３への到着時間が少し遅くなる（４５０μsecが７００μsecになる）だけである。
【００８４】
また、本実施形態において、ポリイミドフィルムの裏側（図８中の下側）に共通接地電極、表側にリング状画像電極を配置する場合には、図７に示すように画像電極３１を千鳥状に配置して容易に高密度化することができる。また、後述の実施形態で示すように、裏側に画像電極、表側に半月状の偏向電極を配置する場合も同様に千鳥配置で高密度化できる。
【００８５】
〔実施形態３〕
図１２は、第３の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。なお、図１２において、上記図１及び図８に示す装置と同様な部分には同一の符号を付し、それらの構成及び機能も同様であるので、それらについての説明は省略する。また、上記図１の装置と同様な効果についても省略する。
【００８６】
図１２の装置では、図８の装置の減速電極６１Ｂを兼ねた補助電極３２も省き、画像電極３１を帯電電極に直接対向させて、帯電電極２２に＋１４００Ｖ、対向電極４０に＋６００Ｖ、画像電極３１に０Ｖ/−１００Ｖを印加することで、上記図８の装置と同様に紙５３への画像形成及びインク滴の回収ができた。
図１３（ａ）〜（ｏ）及び図１４（ａ）〜（ｏ）はそれぞれ、画像形成モード及び回収モードにおけるインク滴５２の飛翔の様子を示すシミュレーション結果である。各図のシミュレーションは、帯電インク滴５２が帯電電極２２による帯電領域から出るところから行っている。
【００８７】
〔実施形態４〕
図１５は、第４の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。なお、図１５において、上記図１及び図８に示す装置と同様な部分には同一の符号を付し、それらの構成及び機能も同様であるので、それらについての説明は省略する。また、上記図１の実施形態の装置と同様な効果についても省略する。
【００８８】
図１５の装置では、インク滴飛翔制御部材３０の裏側（図中の下側）に画像電極３１、表側（図中の上側）に１対の偏向電極３５Ａ，３５Ｂを設けている。左右の各偏向電極３５Ａ，３５Ｂへの印加電圧を＋３０Ｖ/−３０Ｖ，−３０Ｖ/＋３０Ｖと変化させることにより、画像電極３１による制御電界形成領域を通過した帯電インク滴５２の着地点をセンターから約７０μm左側及び右側に偏向させることができた。
図１６（ａ）〜（ｏ）及び図１７（ａ）〜（ｏ）はそれぞれ、図中左側に偏向させる場合及び図中右側に偏向させる場合のインク滴５２の飛翔の様子を示すシミュレーション結果である。
【００８９】
また、本実施形態の装置では、偏向電極３５Ａ，３５Ｂに印加する偏向電圧を下げて６００dpiの１ドット分約４２μm偏向させるようにすると、２００dpi分のノズル孔１２、貫通孔３３、画像電極３１及び制御用高圧ＩＣで６００dpiの画像を印字することができ、高価な高圧ＩＣの数を１／３に減らすことができる。
【００９０】
〔実施形態５〕
上記第１〜第４の実施形態の装置では、ノズル孔１２から吐出したインク滴５２が該ノズル孔１２に戻るまで次のインク滴を吐出できず、画像形成速度（記録速度）を上げることができない。そこで、本実施形態の装置では、インク滴飛翔制御部材３０に向かうインク滴の往路と回収のためのインク滴が戻ってくる復路とを別経路にして画像形成速度の向上を図った。
【００９１】
上記第２の実施形態の装置（図８参照）において、ノズル孔１２をセンターより左に３０μmずらしたところ、図１８のシミュレーション結果に示すように、インク滴飛翔制御部材３０の貫通孔３３に一旦に入り戻ってくる回収対象のインク滴の飛行経路は、図中右側にシフトしてセンターより約４５μm右に着地した。このように着地点がシフトしたのは、貫通孔３３の中で図中左から中心に向かう静電力を受けてその右側に加速されたためであると考えられる。このシフト量をさらに増やすために、補助電極３２を左右に分割し、接地する代わりに左の補助電極３２Ａに−５０Ｖ、右の補助電極３２Ｂに＋５０Ｖを印加してシミュレーションを行ってみた。この結果、図１９に示すように、貫通孔３３に入る負帯電のインク滴５２の右方向の静電力が増加してセンターより約８０μm右側に着地した。
【００９２】
図２０は、第５の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。なお、図２０において、上記図１及び図８に示す装置と同様な部分には同一の符号を付し、それらの構成及び機能も同様であるので、それらについての説明は省略する。また、上記図１の装置と同様な効果についても省略する。
図２０の装置では、上記図１８のシミュレーション結果に基づき、ノズル孔１２をセンターからずらして設けた。そして、補助電極として図中左右方向に２分割した電極３２Ａ，３２Ｂを設け、両電極間に異なる大きさの電圧を印加した。また、インク容器１０の着地点がノズル孔１２とは異なるので、回収孔１３をノズル孔１２とは別に設けた。
【００９３】
本実施形態の装置によれば、インク滴５２の吐出間隔を５００μsecから２００μsecにして記録速度を２．５倍に上げることができた。この２００μsecは、先行インク滴がノズル孔１２から吐出した時点から貫通孔３３から左右方向にシフトして下側に出てくるまでの時間である。このとき、インク滴の帯電量は−９μＣ/gで、貫通孔３３の入る時のインク滴５２の速度は１.３m/secで、その時のインク滴間の間隔は、約２６０μmでありインク滴間の相互干渉はほとんど考慮しなくてよい。
なお、上記補助電極３２Ａ、３２Ｂでシフトさせる代わりに、帯電電極兼用の減速電極を左右に分割し電位差を設けることで同様に飛行するインク滴をシフトさせて往路と復路を別にしてもよい。また、静電力の代わりに磁気力、重力、風力等でシフトさせてもよい。
【００９４】
〔実施形態６〕
図２１は、第６の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。なお、図２１において、上記図１及び図１５に示す装置と同様な部分には同一の符号を付し、それらの構成及び機能も同様であるので、それらについての説明は省略する。また、上記図１の装置と同様な効果についても省略する。
【００９５】
図２１の装置では、帯電電極２０として、厚さ０.１〜１.０mmの金属板にノズル孔１２に対応した直径０.１〜１.０mmの孔２０Ａと、回収孔１３に対応した孔Ａ０Ｂとを形成したものを使用した。この帯電電極２０の板厚はノズル孔１２から伸びるインク柱５１が切れる位置で決まり、上記孔直径はインク滴に与える帯電量とインクと帯電電極の電位差で決まる。例えば、直径３０μmのインク滴５２に−９μＣ/gの帯電量を与える時、導電性のインク柱５１と帯電電極２０との間の電位差が６０Ｖであれば、直径は１００μmになる。
【００９６】
インク滴飛翔制御部材３０とは別体に設けた補助電極６２は、厚さ０.１mmの金属板に直径０.２５mmの入口孔６２Ｄと出口孔６２Ｅを０.２mm離して開けて作製した。なお、多ノズルの場合、円形の孔に代えてスリット状の孔を形成してもよい。例えば、厚さ５０μm程度のポリイミドフイルムの表面に厚さ１７μm（シミュレーションでは２０μmとした。）の銅箔を貼り、補助電極のパターンを露光した後エッチングし、長さ０.３６mm、幅０.１０mmのスリットを０.１８mm離してレーザー（例えばＹＡＧレーザ）で開けることで作製してもよい。
【００９７】
画像電極３１及び偏向電極３５はＦＰＣからなるインク滴飛翔制御部材３０に一体的に設けられ、それぞれ図中左右方向に画像電極３１Ａ，３１Ｂ及び偏向電極３５Ａ，３５Ｂに分割されている。また、この画像電極３１Ａ，３１Ｂ及び偏向電極３５Ａ，３５Ｂは厚さ５０μmのポリイミドフイルムの両面に厚さ１７μm（下記のシミュレーションでは２０μmとした。）の銅箔を貼り、表に偏向電極のパターン、裏に画像電極パターンを露光後エッチングし、直径０.１０mmの孔をレーザ（例えばＹＡＧレーザー）で開けて作製した。また、対向電極４０としては、紙５３の搬送を兼ねた導電性ベルトを用いた。
【００９８】
上記補助電極６２は、帯電電極２０の０.５mm上方に配置した。この補助電極６２の０.１mm上方にインク滴飛翔制御部材３０を配置し、該部材の０.４mm上方に対向電極４０を配置した。そして、図２１における帯電電極２０の中心より左に０.５mm寄った位置から右上方に向けて直径３０μm、帯電量−９μＣ/gの帯電インク滴５２をＹ方向初速度５.０m/sec、Ｘ方向初速度１.６m/secで射出させ、その後の飛行軌跡をシミュレーションした。
【００９９】
図２２は、上記偏向電極３５Ａ，３５Ｂがなく、帯電電極２０に＋１２００Ｖ、補助電極６２に０Ｖ、画像電極３１Ａ，３１Ｂに−２００Ｖ、対向電極４０に＋６００Ｖを印加した場合における帯電インク滴５２の飛行軌跡のシミュレーション結果である。なお、同図は、帯電インク滴５２が帯電電極より飛び出した後に限定してシミュレーションしたものであり、各分図間の時間間隔（１コマ）は５０μsecである。図２２からわかるように、帯電電極２０の孔２０Ａから飛び出した後５０μsec後に、帯電インク滴５２は帯電電極２０と補助電極６２の中間地点に到達し、１００μsec後には補助電極６２に接近し、１５０μsec後には補助電極６２の入口孔６２Ｄに入り、２００μsec後には、そこを抜けて画像電極３１Ａ，３１Ｂ及び補助電極６２が形成する制御電界形成領域に入る。該領域では、上方の画像電極３１Ａ，３１Ｂに−２００Ｖ、下方の補助電極６２に０Ｖが印加されているため、負極性の帯電インク滴５２は下方向に静電力を受ける。そのため、この時点ではまだＹ方向（図中上方向）に１.５m/secの速度を有しているが、該制御電界中で強く減速され、さらには反転して−Ｙ方向に速度を持つようになる。Ｘ方向（図中右方向）の速度成分は初速度１.６m/secより大きくは変わらない。
上記帯電電極２０の孔２０Ａから飛び出した後２５０μsec後には、インク滴飛翔制御部材３０に接近し、３００μsec後には該部材３０の貫通孔３３孔の真下に来る。しかし、ここでＹ方向の速度がほぼ０m/secになり、この後向きを変えて右下に向かい、４５０μsec後に補助電極６２の出口孔６２Ｅに入り、５００μsec後にここを抜けて、その後加速されて６５０μsec後に帯電電極２０に着地する。この着地時のＹ方向速度は−４.８m/secである。
上記帯電電極２０から飛び出した地点と、帯電電極２０に戻った地点の距離は１.０mm離れているので、帯電電極２０の着地点に孔２０Ｂを開けて回収対象のインク滴５２を通し、ノズル孔１２より十分離れたインク容器１０の回収口１３に戻すことができる。また、吐出角度や初速度等を変えることで１.００mm以上の距離を得ることも容易である。
【０１００】
図２３は、上記図２２の１対の画像電極のうち右側の画像電極３１Ａの印加電圧を−２００Ｖから−５０Ｖに変えて行ったシミュレーション結果である。他の条件は図２２と同じである。図２３からわかるように、補助電極６２を抜ける２００μsec後まではインク滴５２の飛行経路は図２２とまったく変わらないが、補助電極６２と画像電極３１Ａ，３１Ｂとに囲まれた制御電界が図２２の場合とは異なり、画像電極３１Ａ及び補助電極６２で形成される領域の減速電界が弱い。そのため、３００μsec後でもＹ方向に０.７m/secの速度を有し、貫通孔３３を抜けてインク滴飛翔制御部材３０と対向電極４０との間の電界でＹ方向に加速されて、５００μsec後に対向電極４０上の紙に着地する。
【０１０１】
図２４は、上記偏向電極３５Ａ，３５Ｂを追加し、画像電極３１Ａ，３１Ｂに−２００Ｖ、偏向電極３５Ａ，３５Ｂに０Ｖを印加して行ったシミュレーション結果である。他の条件は図２２と同じである。この場合は、帯電インク滴５２の飛行経路は偏向電極のない図２２とほとんど変わらず、飛び出し点より右に１.０mm離れた地点に着地する。
【０１０２】
図２５は、上記偏向電極３５Ａ，３５Ｂへの印加電圧は０Ｖのままで、右側の画像電極３１Ａの印加電圧を−２００Ｖから−５０Ｖに変えて行ったシミュレーション結果である。他の条件は図２４と同じである。この場合は、図２３と同様にインク滴５２は貫通孔３３を抜けて対向電極４０上の紙に着地する。
【０１０３】
図２６は、偏向電極３５Ａ（図中左側）への印加電圧を＋３０Ｖ、偏向電極３５Ｂ（図中右側）への印加電圧を−３０Ｖに変えて行ったシミュレーション結果である。他の条件は図２５と同じである。この場合は、偏向電極３５Ａ，３５Ｂ間の貫通孔３３の中で負極性に帯電した帯電インク滴５２に図中左方向に静電力が作用するので、該インク滴５２の飛行経路は少し左側にシフトする。その結果、対向電極４０上の着地点も約６０μm左側にシフトする。
【０１０４】
図２７は、偏向電極３５Ａ（図中左側）への印加電圧を−３０Ｖ、偏向電極３５Ｂ（図中右側）への印加電圧を＋３０Ｖに変えて行ったシミュレーション結果である。他の条件は図２５と同じである。この場合は、偏向電極３５Ａ，３５Ｂ間の貫通孔３３の中で負極性に帯電した帯電インク滴５２に図中右方向に静電力が作用するので、該インク滴５２の飛行経路は少し右側にシフトする。その結果、対向電極４０上の着地点も約６０μm右側にシフトする。
【０１０５】
なお、上記インク滴５２のシフト量は上記偏向電極３５Ａ，３５Ｂへの印加電圧で調整できるので、例えば一つのノズル孔及び１対の画像電極で隣接する４個のドットを形成するように調整すれば、１５０dpi相当の個数の画像電極、制御用高圧ＩＣ）で、６００dpiのプリントを得ることができる。この結果、高価な高圧ＩＣの使用量を１／４に減らせるのみならず、荒い１５０dpiの画像電極列で高解像力の６００dpiのプリントを得ることができる。
【０１０６】
〔実施形態７〕
上記第６の実施形態の装置では、図２２及び図２３のシミュレーション結果に示すように、帯電インク滴５２の飛行経路をインク容器１０に戻る回収飛翔経路から画像電極３１Ａ，３１Ｂに挟まれた貫通孔３３を通過させて記録紙に向ける飛翔経路に切り換えるためには、画像電極３１Ａ（図中左側）の印加電圧を−２００Ｖから−５０Ｖに１５０Ｖ変える必要がある。１５０Ｖ変えることができる高圧IＣは大変高価なので、これを汎用の２４ＶのIＣ制御できるようになれば大幅なコストダウンになる。上記飛翔経路の切り換えのための電圧変化量が１５０Ｖも必要になるのは、制御電界形成領域に入る前にインク滴５２の速度が十分い落とされていなかったためと考えられる。そこで、ちょうど制御電界形成領域に入る射出後２００μsec後の速度を見ると、v（x）＝１.６m/sec、v（y）＝１.５m/secである。初速度と比較すると、垂直方向（図中上下方向）は７０%も減速されているが、水平方向（図中左右方向）はまったく変わっていない。
【０１０７】
上記インク滴５２の飛行速度の時間変化を詳しくみると、図２８に示すように水平速度は途中で一度加速されてからまた減速されて元に戻っている。この結果は、飛行経路中に、水平方向に加速する電界が存在したことを示している。なお、図２８中の記号「◇」及び「■」はそれぞれ、水平方向の飛行速度及び垂直方向の飛行速度のデータを示している。また、帯電電極２０とインク滴飛翔制御部材３０との間に形成される電界を電気力線でみると、図２９のようになっている。この電気力線の分布とインク滴５２の飛行状態を示す上記図２３とを比較すると、帯電電極２０から射出してから１００μsec後から１５０μsec後にかけて、水平方向（Ｘ方向）に静電力を受けて加速されたことが分かる。
【０１０８】
そこで、本実施形態では、帯電電極２０からインク滴飛翔制御部材３０に向かう飛翔経路中にインク滴を水平方向（Ｘ方向）に加速する加速電界が形成されないように補助電極６２を設けた。具体的には、補助電極６２の入口孔６２Ｄ及び出口孔６２Ｅを広げて入口孔６２Ｄの左端が帯電電極２０の射出孔２０Ａの左端の真上に位置するように変更した。また、補助電極６２の厚さも１００μmから２０μmに変更した。他の構成は、上記図２１と同様である。この変更後の電気力線の分布を、図３０に示す。この図３０から明らかにわかるように、帯電電極２０からインク滴飛翔制御部材３０に向かう飛翔経路中には水平方向（Ｘ方向）の加速電界はない。このときのインク滴５２の速度変化をみると、図３１に示すように水平方向（Ｘ方向）の速度も途中で加速されることなく減速されつづけている。また、図２８と図３１とを比較すると、垂直方向の減速度合いは、上記補助電極６２の形状変更にかかわらず、ほとんど変わっていないことがわかる。
【０１０９】
図３２は、帯電電極２０に＋１４００Ｖ、補助電極６２に０Ｖ、画像電極３１Ａ，３１Ｂに−１００Ｖ、偏向電極３５Ａ，３５Ｂに０Ｖ、対向電極４０に＋６００Ｖを印加した場合に、水平方向（Ｘ方向）の速度２.０m/sec、垂直方向（Ｙ方向）の速度４.９m/secで直径３０μm及び帯電量−９μＣ/gの帯電インク滴５２が帯電電極２０より射出された後のインク滴５２の飛行軌跡のシミュレーション結果である。なお、同図は、帯電インク滴５２が帯電電極より飛び出した後に限定してシミュレーションしたものであり、各分図間の時間間隔（１コマ）は５０μsecである。この図３２と図３１を比較すると、帯電電極２０から射出してから２００μsec後に制御電界形成領域に入る時の水平方向速度は１.１m/secまで下がっている。上記図２８の場合は１.６m/secであった。また、垂直方向速度も１.０m/secまで下がっている。上記図２８の場合は１.５m/secであった。この垂直方向速度が下がった原因は、垂直初速度を５.０m/secより４.９m/secに下げたのと、帯電電極２０の印加電圧を＋１２００Ｖから＋１４００Ｖに上げたためである。上記図２８の場合と同一条件ではインク滴５２がインク滴飛翔制御部材３０に当たってしまったため、条件を再調整した結果である。制御電界形成領域に入る速度が下がったため、インク滴５２の飛行経路を偏向して対向電極４０上の紙に向かわせるために必要な制御電圧も、１５０Ｖより小さくなったはずである。
【０１１０】
図３３は、画像電極３１Ａの印加電圧を−１００Ｖから−５０Ｖに５０Ｖ変えて行ったシミュレーション結果である。他の条件は図３２の場合と同じである。この図３２から、インク滴がインク滴飛翔制御部材３０の貫通孔３３を抜けて対向電極４０上の紙に付着することがわかる。この場合も、上記第６の実施形態の図２６及び図２７の場合と同様に、偏向電極３５Ａ，３５Ｂに＋/−３０Ｖの電圧を印加して紙上の着地点を＋/−６０μm偏向することができる。
【０１１１】
〔実施形態８〕
上記第６の実施形態の装置（図２１参照）において、帯電電極２０から０.５８mm上に補助電極６２を配置し、補助電極６２から０.１０mm上にインク滴飛翔制御部材３０を配置し、該部材３０から０.４０mm上に対向電極４０を配置し、帯電電極２０の中心より左に０.５mm寄った位置から右上方に向けて直径３０μm、帯電量−９μＣ/gのインク滴５２をＹ方向初速度４.９m/sec、Ｘ方向初速度２.０m/secで射出させ、その後の飛行軌跡をシミュレーションした。
【０１１２】
図３４は、帯電電極２０に＋１４００Ｖ、補助電極６２に０Ｖ、画像電極３１Ａ，３１Ｂに−２００Ｖ、偏向電極３５Ａ，３５Ｂに０Ｖ、対向電極４０に＋６００Ｖを印加した場合のシミュレーション結果である。他の条件は図２２と同じである。図３４に示すように、インク滴５２は制御電界形成領域で下側に偏向されてインク容器１０に戻る。インク滴５２は射出点から右側に０.９５mm離れた位置に着地している。着地直前の６００μsec時点の飛行速度は水平方向に１.７m/sec、垂直方向に−４.４m/secであった。水平速度を上げて、垂直速度を下げないと着地点を遠ざけることができない。着地点を遠ざけるためには、回収飛行経路において水平加速度電界を強くし、垂直加速度電界を弱くする必要がある。また、帯電電極２０とインク滴飛翔制御部材３０との間に形成される電界を電気力線でみると、図３５のようになっている。補助電極６２の上側には水平加速電界が存在するが、補助電極６２と帯電電極２０との間の広い空間には水平加速電界はまったく存在せず、強い垂直加速電界のみが存在している。
【０１１３】
そこで、本実施形態では、インク滴５２の回収経路側に位置する補助電極６２Ｃ（図２１中の右側の補助電極）に＋１４００Ｖを印加し、該補助電極６２Ｃと帯電電極２０との間の電位差が０Ｖになるように構成した。また、補助電極６２は、厚さ５０μm程度のポリイミドフイルムの表面に厚さ１７μm（シミュレーションでは２０μmとした。）の銅箔を貼り、補助電極のパターンを露光した後エッチングし、長さ０.３６mm、幅０.１０mmのスリットを０.１８mm離してレーザー（例えばＹＡＧレーザ）で開けることで作製した。他の部分の構成は、上記図２１と同様である。
【０１１４】
図３６は、本実施形態の装置における帯電電極２０とインク滴飛翔制御部材３０との間に形成される電界を示している。補助電極６２Ｂ，６２Ｃと帯電電極２０との間には広い範囲にわたって強い水平加速電界が存在し、またその上半分には上に向かう電界（減速電界）、下半分には下に向かう電界（加速電界）が存在し、その間にはどちらにも加速されない狭い領域が存在している。ここに、大きな水平速度でインク滴を入れれば大変遠くまで水平飛行するはずである。
【０１１５】
図３７は、本実施形態の装置において、帯電電極２０に＋１４００Ｖ、補助電極６２Ａ，６２Ｂに０Ｖ、補助電極６２Ｃに１４００Ｖ、画像電極３１Ａ，３１Ｂに−２００Ｖ、対向電極４０に＋６００Ｖを印加した場合のインク滴の飛行状態を１コマ５０μsecでシミュレーションした結果である。図３７からわかるように、インク滴５２が帯電電極２０から射出してから６００μsec経過した時点での水平速度は４.６m/sec、垂直速度は−１.７m/secであった。本シミュレーションの場合のインク滴５２の着地点を計算してみると、射出点の右２.２mmと上記図３４の場合の２倍以上になった。この効果は、垂直方向（Ｙ方向）速度が−４.４m/secより−１.７m/secに下がったことによるのみならず、水平方向（Ｘ方向）の速度が１.７m/secより４.６m/secに速くなったことにもよっている。ちなみに、水平方向（Ｘ方向）の速度が同じ場合には着地点は１.９mmに下がる。水平方向（Ｘ方向）の速度が上がったのは、そこに水平加速電界ができたためである。この水平加速電界ができたのは、同一の高さにある補助電極６２Ｂに対して補助電極６２Ｃにより高い電圧を印加した結果であることが、図３６の電気力線の分布から明らかである。
【０１１６】
なお、インク滴５２が帯電電極２０から射出してから６５０μsec経過後の図３７（ｎ）と７００μsec経過後の図３７（ｏ）は、図の右に抜けたインク滴が左から入るように表示されているため、そのまま用いることができない。この図３７（ｎ）及び（ｏ）におけるインク滴５２の位置は、上記図３６の中立電界領域に当たるので、回収対象のインク滴５２はこのまま電界の影響を受けずに進むと考えられる。
また、図３７では、帯電電極２０が右端まで伸びていると仮定してシミュレーションを行ったが、帯電電極２０が左端に限定されている時は、補助電極６２Ｃに０Ｖを加えて同じ結果になる。
【０１１７】
〔実施形態９〕
上記第８の実施形態の装置において、回収対象のインク滴を中立電界領域に持って来ても着地点がさほど伸びないのは、その領域に入る前に図中下方向の加速電界を受けて下方向に１.７m/secの速度を持っていたためである。回収対象のインク滴は画像電極３１Ａ，３１Ｂで形成された制御電界により必ず下向きに加速されるので、この下向きの速度を消すためには上向きに加速する電界領域を通過させる必要がある。
【０１１８】
そこで、本実施形態では、回収経路側の補助電極６２Ｃの印加電圧を＋１４００Ｖから＋２１００Ｖに上げて補助電極の電位を帯電電極２０より７００Ｖ高くした。他の条件は上記第８の実施形態と同様にした。また、その他の構成は、上記図２１と同様にした。
【０１１９】
図３８は、本実施形態の装置における帯電電極２０とインク滴飛翔制御部材３０との間に形成される電界（電気力線）を示している。ここで、帯電電極２０に＋１４００Ｖ、補助電極６２Ａ，６２Ｂに０Ｖ、補助電極６２Ｃに＋２１００Ｖ、画像電極３１Ａ，３１Ｂに−２００Ｖを印加している。図３８からわかるように、回収経路側の補助電極６２Ｃと帯電電極２０と間に、負極性の帯電インク滴５２を上方に加速する電界ができている。この電界で、画像電極３１Ａ，３１Ｂによる電界で与えられた−Ｙ方向の速度は相殺されるはずである。
【０１２０】
図３９は、本実施形態の装置において、帯電電極２０に＋１４００Ｖ、補助電極６２Ａ，６２Ｂに０Ｖ、補助電極６２Ｃに２１００Ｖ、画像電極３１Ａ，３１Ｂに−２００Ｖ、対向電極４０に＋６００Ｖを印加した場合のインク滴の飛行状態を１コマ５０μsecでシミュレーションした結果である。図３９からわかるように、インク滴５２が帯電電極２０から射出した後、４５０μsec経過時点からより５５０μsec経過時点にかけてＹ方向速度は−１.６７m/sec、−０.６２m/sec、０.０５m/secと大きく減速されている。５５０μsec経過時点におけるインク滴５２のＸ方向の速度は５.８１m/secである。この後の飛行経路を計算すると、０.８３mm水平に進んだ時点で０.１３mm上に上がって補助電極６２Ｃに付着してしまった。すなわち、この結果は、画像電極３１Ａ，３１Ｂで与えられた−Ｙ方向の速度を相殺した後は、このＹ方向加速電界は不要であることを示している。なお、６００μsec経過時点以降の図（図３９（ｍ）〜（ｏ））は、上記図３７の場合と同様にそのまま用いることができない。
【０１２１】
図３９において帯電電極２０及び補助電極６２Ｃがともに図の右端で切れ、その右には電界がないと仮定し、Ｘ方向速度が５.８１m/sec、Ｙ方向速度が０.０５m/secでその後の飛行経路を計算すると、射出点から右に１５.８mm離れた点に着地した。
【０１２２】
もっと近くに着地させたい場合には、上方向加速電界領域を狭くし（具体的には補助電極６２Ｃを少し短くし）、減速の度合いをゆるめるとよい。例えば、この電界領域を離脱する時のＹ方向速度が−０.４m/secで、Ｘ方向速度が５.８１m/secとすると、着地点は、射出点の右７.７mmになる。図４０にＹ方向（垂直方向）速度Ｖｙを変えた時の着地点（ノズル孔１２からの距離）を示す。この図４０の結果から、着地点は任意に選択できることが分かる。なお、図４０において、無電界領域に入る前にインク滴５２はノズル孔１２からＸ方向（水平方向）に１.５mm進んでいる。
【０１２３】
〔実施形態１０〕
上記第９の実施形態の装置（図２１参照）において、高速で帯電電極２０の孔２０Ａから斜め上方に飛び出した負極性の帯電インク滴５２は、正電圧が印加されている帯電電極２０と上方の接地された補助電極６２の形成する電界中で逆向きの静電力を受けて減速され、補助電極６２と画像電極３１Ａ，３１Ｂに挟まれた制御電界形成領域に入る。１対の画像電極３１Ａ，３１Ｂに負電圧が印加されている時は、該インク滴５２はさらに−Ｙ方向に静電力を受けてＹ方向の速度が下がり、ついには０となり、逆転して−Ｙ方向の速度を得て斜め右下に向かって回収される。一方、左の画像電極３１Ｂに正電圧、右の画像電極３１Ａに負電圧を印加したの場合（両画像電極間の相対的な電位差でもよい）は、左上方に静電力を受けて貫通孔３３を抜けて対向電極４０上の紙５３に着地してドットが形成される。
【０１２４】
図４１は、本実施形態の比較例として行ったシミュレーションにおける電極配置を示している。このシミュレーションでは、帯電されたインク滴５２が帯電電極２０の孔から飛び出した後に限定してシミュレーションを行ったため、インク容器１０と帯電電極２０は図示していない。また、紙５３も省略した。
【０１２５】
図４２は、上記図４１の構成の回収モードにおいて、帯電電極２０から０.５８mm上に補助電極６２を配置し、補助電極６２から０.１０mm上にインク滴飛翔制御部材３０を配置し、該部材３０から０.４０mm上に対向電極４０を配置し、帯電電極２０の中心より左に０.５mm寄った位置から右上方に向けて直径３０μm、帯電量−９μＣ/gのインク滴５２をＹ方向初速度４.９m/sec、Ｘ方向初速度２.０m/secで射出させその後の飛行軌跡のシミュレーション結果である。帯電電極２０に＋１４００Ｖ、補助電極６２に０Ｖ、画像電極３１Ａ，３１Ｂに−１００Ｖ、偏向電極６５Ａ，６５Ｂに０Ｖ、対向電極４０に＋６００Ｖを印加してシミュレーションしたインク滴５２の飛行位置を５０μsecおきに示している。インク滴は制御電界形成領域で図中下方に偏向されてインク容器１０に戻る。
【０１２６】
図４３は、画像形成モードにおけるシミュレーション結果である。画像電極３１Ａに−７６Ｖ、画像電極３１Ｂに−１２４Ｖ印加した点を除いて、上記図４２の場合と同様な条件に設定した。この場合、帯電インク滴５２は制御電界形成領域で偏向されて図中上方に向かって飛翔し、対向電極４０に着地する。
【０１２７】
上記インク滴５２の粒径は比較的安定しているが、それでも１０％程度の変動はある。そこで、余裕を見てインク滴５２の粒径が３０μmから±４μm（１３.３%）増減した場合をシミュレーションした。
図４４は、インク滴５２の粒径が３０μmから３４μmになった場合の回収モードにおけるシミュレーション結果である。他の条件は上記図４２の場合と同様に設定した。本来は制御電界形成領域で図中右側に偏向されて回収ルートにならなければならないが、制御電界形成領域に入る時（１５０μsec経過後）のＹ方向速度が速すぎて曲げられる前に貫通孔３３に入ってしまい、結局該貫通孔３３を抜けて対向電極４０に付着してしまった。このドットは地汚れとなるので大変大きな欠陥になる。
図４５は、インク滴５２の粒径が３０μmから２６μmと小さくなった場合の回収モードにおけるシミュレーション結果である。他の条件は上記図４２の場合と同様に設定した。今度は制御電界形成領域に入った時、偏向が早く（強く）かかりすぎて回収ルートに入れず中央の補助電極６２Ｂに着地してしまった。この場合、画像には影響しないが、ここにインクが蓄積されると補助電極６２Ｂに接近して通過するはずのインク滴が接触してつかまり画像がでなくなる可能性がある。このように回収モードでは粒径が大きくなっても小さくなっても問題が発生した。
【０１２８】
図４６は、インク滴５２の粒径が３０μmから３４μmになった場合の画像形成（印字）モードにおけるシミュレーション結果である。他の条件は上記図４２の場合と同様に設定した。印字には成功したが着地点が粒径３０μmの場合に比較して大きく、図中右側に６１μmもシフトしてしまった。６００dpiで印字する場合の１ドットの間隔は４２μmなので、これは画像に大きく影響する。
図４７は、インク滴５２の粒径が３０μmから２６μmと小さくなった場合の画像形成（印字）モードにおけるシミュレーション結果である。他の条件は上記図４２の場合と同様に設定した。この場合は、あまりに早く（強く）図中左側の画像電極３１Ａ（左）に引き寄せられたため、インク滴飛翔制御部材３０に衝突して貫通孔３３を抜けられず結局印字できなかった。このように画像形成（印字）モードでも、粒径が３０μmから４μm増減すると着地点が大きく狂ったり印字しなかったりしてしまった。
以上のように、比較例の場合は、正常に印字及び回収できる飛行経路に余裕がなく、粒径の変化による速度の変化を吸収できないため、印字不良及び回収不良が発生するおそれがあった。
【０１２９】
そこで、本実施形態の画像形成装置では、図４８の概略構成図に示すように、インク容器１０のノズル孔１２から斜めに射出するのを止めて、水平に（紙５３には垂直に）に射出して偏向せずに印字し、回収は９０±４５度偏向させて図示しない回収壁に当て、そこから自重で下に落として回収するように構成した。このように構成の場合は、画像形成モードでは粒径変化等が原因して飛行速度が増減しても飛行コースは変わらない。また、回収モードでは飛行速度の増減により偏向角が変化しても左右どちらかの壁（図中の補助電極３６の右側表面またはインク滴飛翔制御部材の左側表面）に当てて回収できる。
【０１３０】
図４９は、本実施形態の装置のシミュレーションに使用した電極構成を示す。インク滴５２の飛翔に対する重力の影響は無視できるので、９０度回転し、実際の水平方向を垂直方向に取った。
【０１３１】
図５０は、本実施形態の装置において標準の粒径３０μmのインク滴５２を回収する場合のシミュレーション結果（１コマ５０μsec）である。図中左下の第２のインク滴飛翔制御部材３６の画像電極３１Ａと、その上の第１のインク滴飛翔制御部材３０の裏面にあるリング状の画像電極３１Ｂとに−２４Ｖを印加し、図中右下の第２のインク滴飛翔制御部材３６の画像電極３１Ｃに＋２４Ｖを印加すると、−９μＣ/gに帯電されている帯電インク滴５２はこれらの画像電極３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃに囲まれた制御電界形成領域に速度０.８５m/secで入り、図中右方向の静電力を受けて右に曲がり、インク回収溝（上記第１のインク滴飛翔制御部材３０と上記第２のインク滴飛翔制御部材３６とで挟まれた空間）の壁（両部材３０，３６の壁）に当たる。その後、自重で落下して回収される。なお、図５０の右方向が実際の装置の鉛直方向下側、すなわち重力の方向である。
【０１３２】
図５１は、本実施形態の装置において標準の粒径３０μmのインク滴５２により画像を形成する場合のシミュレーション結果（１コマ５０μsec）である。画像電極３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃのすべてに対する印加電圧を０Ｖとし、制御電界形成領域をまっすぐ通過させて印字している。速度０.９m/secで制御電界形成領域に入った帯電インク滴５２の速度は０.６m/secまで下がるが、インク滴飛翔制御部材３０の貫通孔３３の中に入ると、偏向電極３５の＋１００Ｖで加速される。更に、貫通孔３３を抜けると対向電極４０の＋８００Ｖで加速されて射出後６５０μsec経過時点で３.２m/sec以上の速度で対向電極４０に着地する。
【０１３３】
図５２は、本実施形態の装置において粒径２６μmの小さいインク滴５２を回収する場合のシミュレーション結果（１コマ５０μsec）である。この場合は、空気抵抗の影響が相対的に大きいので、制御電界形成領域に入る時の速度はより減速されて０.７５m/secになっている。そのため、より早く画像電極３１Ｃ（図中右下）に接近するが、ここで逆に上向きの静電力（図５３参照）を受けて右上に移動し、上記インク回収溝の上側（図４８に示す実際の装置では右側）のインク滴飛翔制御部材３０の表面に付着して回収される。
【０１３４】
図５４は、本実施形態の装置において粒径３４μmの大きなインク滴５２を回収する場合のシミュレーション結果（１コマ５０μsec）である。この場合は、さきほどと反対に空気抵抗の影響がより小さくなって制御電界形成領域に入る時の速度は０.９３m/secとより速くなっている。その結果、図中右方向の静電力を受けにくくなって上記インク回収溝（第２のインク滴飛翔制御部材３６の表面）のより左側（図４８に示す実際の装置では上側）に付着した。
【０１３５】
以上のように、本実施形態の装置では垂直（実際は水平）に飛行するインク滴５２に静電力を加えて右（実際は下）に偏向して回収する場合には、粒径が１３%増減しても上記インク回収溝の中に入れて回収することができる。
なお、上記インク回収溝の壁（上記第１及び第２のインク滴飛翔制御部材３０、３６の対向している表面）は撥水処理（親油性処理）されているので、水性インクははじかれて自重で落下して回収される。
【０１３６】
図５５は、本実施形態の装置において粒径２６μmの小さいインク滴５２で画像を形成する場合のシミュレーション結果（１コマ５０μsec）である。この場合は、空気抵抗の影響が相対的に大きく飛行速度は遅くため対向電極４０に着地する時間が３０μmの時の６５０μsecより９５０μsecに延びたが、着地点は変わらなかった。この間の紙の移動距離は約１５μmなので画像に与える影響はない。なお、画像形成速度を１０ppm、紙搬送速度を５０mm/secとして計算した。
【０１３７】
図５６は、本実施形態の装置において粒径３４μmの大きなインク滴５２で画像を形成する場合のシミュレーション結果（１コマ５０μsec）である。この場合は、粒径３０μmの時に比較して着地時間は約５０μsec早くなるが、同様に着地点の狂いはない。
【０１３８】
以上、本実施形態のようにインク滴５２を図中垂直方向（図４８に示す実際の装置では水平方向）に射出し、画像形成（印字）モードでは偏向させずにそのまま直進させる画像形成装置では、インク滴５２の粒径が増減しても問題なく画像形成（印字）することができた。
【０１３９】
〔実施形態１１〕
上記第１０の実施形態の装置の場合は、画像電極３１Ａ，３１Ｃと画像電極３１Ｂを別の基板（ＦＰＣ）上に形成しなければならないため、コストが高くなるのみならず、これら電極間のギャップ管理が大変難しくなることが確実に予想される。また、隣り合う画像電極３１Ａ，３１Ｃの電位が画像形成モードで０Ｖ/０Ｖのときは問題ないが、片方が回収モードで−２４Ｖ/＋２４Ｖ、もう片方が画像形成モードで０Ｖ/０Ｖの時は、回収モードの方に偏向されて着地点がズレてしまう。この２点の不具合は上記実施形態２の装置では発生しないが、インク滴５２の射出点と回収インク滴の着地点がほとんど同じになるため、あまり好ましくない。
【０１４０】
そこで、本実施形態の装置では、図５７に示すように、必要な電極（画像電極、補助電極及び回収電極）を同一基板（ＦＰＣ）に作成してコストを削減し、ギャップ管理を不要にした。また、帯電インクが飛来する面の電極の電位はすべて同じにしてクロストークを無くし、さらに回収地点を射出点より大幅に遠ざけて容易に回収できるように構成した。
【０１４１】
図５７において、インク滴５２は水平方向に射出されて帯電され、帯電電極２２と接地された補助電極３２間で静電力により減速された帯電インク滴５２は、１m/sec以下の速度で補助電極３２と画像電極３１に図のように挟まれてかつ囲まれた孔の制御電界形成領域に入る。
画像形成モードでは画像電極３１も０Ｖなのでこの領域に電界がなくそのまま直進して貫通孔３３を抜け、対向電極４０の電圧に引かれて加速されて紙５３に着地する。
一方、回収モードでは、画像電極３１に帯電インク滴５２と同極性の電圧が印加されているので、制御電界形成領域である貫通孔３３の中で減速され、停止し、逆方向に加速されて貫通孔３３から外に出る。このとき、上下の回収電極３７に逆極性の高い電圧が与えられると、該帯電インク滴５２は下方に向かって移動し回収される。
【０１４２】
図５８は、本実施形態の装置のシミュレーションに使用した電極配置を示す。なお、図５８において、帯電インク滴５２が帯電電極２２より飛び出した後に限定してシミュレーションを行ったためインク容器１０及び帯電電極２２は図示していない。また、紙５３も省略した。またシミュレーションの都合上、右方向を重力の方向に取った。図５８に示すように、帯電電極２０から０.７０mm上に補助電極３２、回収電極３７及び画像電極３１を含むＦＰＣからなるインク滴飛翔制御部材３０を配置し、該部材３０から０.４０mm上に対向電極４０を配置し、帯電電極２０の中心より上方に向けて直径３０μm、帯電量−９μＣ/gの帯電インク滴５２をＹ方向初速度５.０m/sec、Ｘ方向初速度０.０m/secで射出させ、その後の飛行軌跡をシミュレーションした。
【０１４３】
図５９は、本実施形態の装置において、帯電電極２２に＋１３３０Ｖ、補助電極３２に０Ｖ、画像電極３１に０Ｖ、回収電極３７Ａ，３７Ｂに０Ｖ、対向電極４０に＋８００Ｖを印加したときの画像形成（印字）モードのシミュレーション結果（１コマ５０μsec）である。なお、図５９は、図５８の電極構成図とは上下が逆になっている。
図５９のシミュレーションにおいて、帯電インク滴５２は射出後３００μsec経過時点で貫通孔３３に入りそのまま真っ直ぐ進み、６００μsec経過時点で貫通孔３３から抜けて対向電極４０に向かっている。この結果は、上記実施形態２（回収電極３７Ａ，３７Ｂがない場合）と同一である。
【０１４４】
図６０は、本実施形態の装置において画像電極３１への印加電圧のみ０Ｖから−２４Ｖに変更した回収モードのシミュレーション結果（１コマ５０μsec）である。他の条件は上記図５９の場合と同様に設定した。この場合、帯電インク滴５２は射出後３００μsec経過時点で貫通孔３３に入り、そこで減速反転されて４００μsec経過時点で貫通孔３３から後ろに抜けて帯電電極２２の出発点に戻る。この結果も、上記実施形態２と同じである。
以上の図５９及び図６０のシミュレーション結果は、上記実施形態２と基本的に同じである。
【０１４５】
本実施形態の装置では、上記実施形態２の装置と異なり、回収対象のインク滴５２が貫通孔３３から後ろに出た時に別の力を与えて約９０度偏向して回収コースに乗せるように構成してもよい。上記別の力は空気の流れ（気流＝風）で与えてもいいが、不安定となる傾向があるので、静電力を与えるように構成するのが好ましい。
そこで、本実施形態の装置の変形例では、回収対象のインク滴が貫通孔３３から後ろに抜けた後、射出後５００μsec経過した時点で、左右の回収電極３７Ａ，３７Ｂの印加電圧を０Ｖから±１.５kＶに変更して帯電電極２０とインク滴飛翔制御部材３０に挟まれた空間に強い水平方向の電界を加えた。
【０１４６】
図６１は、本実施形態の装置において、射出後５００μsec経過した地点で回収電極３７Ａ，３７Ｂの印加電圧をそれぞれ０Ｖから−１.５kＶ及び＋１.５kＶに変更した回収モードのシミュレーション結果（１コマ５０μsec）である。他の条件は上記図５９の場合と同様に設定した。この場合、回収対象のインク滴５２は強く図中の左方向（重力方向）に流されて射出後７００μsec経過時点でシミュレーション領域の左の壁に当たる。この後さらに水平方向に移動させて適当な回収口に導くのは容易である。
【０１４７】
以上のように、回収対象のインク滴を静電気力で回収コースに乗せることができるようになるが、次のような新たな問題が発生することがわかった。左右の回収電極３７Ａ，３７Ｂに±１.５kＶの回収電圧を印加した時、画像形成（印字）モードで貫通孔３３を通過して対向電極４０に直進中のインク滴に、回収電極３７Ａ，３７Ｂで形成された電界が作用してそのコースがハズレて着地点がずれてしまうのである。なお、上記回収電圧はすべての貫通孔に対して同時に印加される。
【０１４８】
図６２は、本実施形態の装置において、射出後５００μsec経過した地点で回収電極３７Ａ，３７Ｂの印加電圧をそれぞれ０Ｖから−１.５kＶ及び＋１.５kＶに変更した画像形成（印字）モードのシミュレーション結果（１コマ５０μsec）である。他の条件は上記図５９の場合と同様に設定した。この図６２の結果からも、まだ対向電極４０に向かって飛行している途中の帯電インク滴５２が、図中左側（実際の装置では鉛直方向下側）に大きく振られているのが明らかにわかる。この副作用は、上記インク滴飛翔制御部材３０の対向電極４０側にシールド電極３８を追加し、該シールド電極３８を接地することで解決できる。このシールド電極３８は導電性塗料をコートすることで容易に形成できる。
【０１４９】
図６３は、本実施形態の装置において、上記接地したシールド電極３８を設け、射出後５００μsec経過した地点で回収電極３７Ａ，３７Ｂの印加電圧をそれぞれ０Ｖから−１.５kＶ及び＋１.５kＶに変更した画像形成（印字）モードのシミュレーション結果（１コマ５０μsec）である。他の条件は上記図５９の場合と同様に設定した。この場合、貫通孔３３を通過した帯電インク滴５２は明らかに直進している。なお、念のため、回収電極３７Ａ，３７Ｂの印加電圧を０Ｖのままにした場合もシミュレーションしてその着地点を比較したが１μmの差も生じなかった。
【０１５０】
〔実施形態１２〕
上記第１１の実施形態の装置では、小さなヘッドで且つ低い（２４Ｖ）制御電圧で印字用インク滴と回収対象のインク滴を分離できるが、ヘッドから後退した回収対象のインク滴が回収電界でこの回収電界形成領域から送り出されるまで、すなわち回収電界（非常に強い）が消えるまで、次のインク滴の射出はできない。上記図６１のシミュレーション結果から、インク滴５２の射出間隔は７００μsec以上必要と見積もられる。
【０１５１】
そこで、本実施形態では、図６４に示すように、帯電インク滴５２を静電力で減速させ、印字用インク滴と回収対象のインク滴の両方を前進させ、画像情報に基づいて画像電極３１及び補助電極３２で形成した制御電界により偏向させた回収対象のインク滴５２Ａを回収板６３に当てて重力で落下させて回収し、非偏向の印字用インク滴５２Ｂを直進させて紙５３上に印字するように構成した。
【０１５２】
本実施形態の装置においてインク滴５２の適正な射出間隔を見積もるために、印字／回収（非偏向／偏向）の画像信号印加タイミングを変えてインク滴５２の飛行状態をシミュレーションした。図６５は、上記シミュレーションに使用した電極配置を示す。本シミュレーションでは、粒径３０μm及び帯電量−１５μＣ/gの帯電インク滴５２をＹ方向速度Ｖｙ＝４.０m/sec、Ｘ方向速度Ｖｘ＝０.０m/secで射出するように条件設定した。なお、図６５は、上記第１１の実施形態におけるシミュレーション構成とは上下逆転した図になっている。
【０１５３】
図６６は、本実施形態の装置の帯電電極２０に４２０Ｖを印加し、画像電極３１も接地（０Ｖ）してインク滴５２を直進させて対向電極４０に着地させる画像形成（印字）モードにおけるインク滴５２の飛行状態を１コマ１００μsecでシミュレーションした結果である。また、図６７は、画像電極３１に−２４Ｖを印加してインク滴５２を左方向（実際の装置では鉛直方向下方）に曲げて回収板６３に着地させる回収モードにおけるインク滴５２の飛行状態を１コマ１００μsecでシミュレーションした結果である。初速度は４.０m/secであるが、帯電電極２０と画像電極３１及び補助電極３２との間の電位差によって形成される電界から静電力を受けて減速するため、貫通孔３３に入る時の速度は画像形成モードで約１.２m/sec、回収モードで約１.１m/secである。
画像形成モードでは、その後対向電極４０まで電界はほとんどないのでそのまま直進し、約１.０m/secの速度で対向電極４０に当たる。その着地位置は射出された位置（図６５中の左端から２００μmの位置）とまったく同じである。
一方、回収モードでは貫通孔３３の中で補助電極３２（０Ｖ）と画像電極３１（−２４Ｖ）との間に形成されている制御電界で−Ｘ方向の静電力を受け−Ｘ方向の速度を得て図中左（実際の装置では鉛直方向下側）に曲がりながら飛行続け、回収板６３に当たる。この時のＹ方向速度は約０.９m/sec、Ｘ方向速度は約−０.５m/secであった。
【０１５４】
なお、本実施形態の装置で記録速度を上げるためには、連続的にインク滴５３を射出する必要がある。その時、先行インク滴が回収で画像電極３１に−２４Ｖが印加されていると、後続の印字用インク滴もその影響を受けて着地点が左にズレる結果になる。どの程度のズレが問題になるか不明であるが、ここでは仮に、紙５３上に形成される１ドットの大きさ６０μmの１０％以内、すなわち６μm以下なら問題ないとする。直径３０μmのインク滴は紙５３上に直径６０μmのドットを形成する。
【０１５５】
図６８の記号「◆」のデータは、画像電極３１に印加する制御電圧（画像信号）を−２４Ｖから０Ｖに切り替える時間を変えて着地点のズレ量をシミュレーションした結果を示している。この図６８の結果より、射出後２００μsec以内に、言い換えればインク滴飛翔制御部材３０より約７０μm以上離れた位置で（図６６参照）、制御電圧が回収信号（−２４Ｖ）から印字信号（０Ｖ）に変われば、着地点のズレは目標の６μm以内に収まることがわかる。
【０１５６】
図６９の記号「◆」のデータは、後続インク滴が回収対象である場合、先行する印字用インク滴がインク滴飛翔制御部材３０の貫通孔３３を抜けてどこまで行った時に制御電圧（画像信号）を切り替えるのが許されるのかシミュレーションした結果を示している。この図６９の結果より、時間にして射出後５５０μsec以降、位置にしてインク滴飛翔制御部材３０から２００μm（図６６参照）以上離れた地点で切り替えればよいことがわかる。
【０１５７】
上記シミュレーションの結果に基づき、３個のインク滴が回収、印字、回収と続く状態を想定し、２番目のインク滴が射出した後２００μsec経過した時点で制御電圧（画像信号）を−２４Ｖから０Ｖに、さらに５５０μsec経過した時点で０Ｖから−２４Ｖに切り替えてさらにシミュレーションしてみたところ、着地点は１５μmもズレてしまった。そこで、制御電圧の切り替え時間をインク滴飛翔制御部材３０の前でさらに５０μsec早め、後で５０μsec遅らせて、１５０μsecと６００μsecで切り替えたところ、着地点のズレは６μmに収まった。すなわち、インク滴５２間の時間差を、上記実施形態１１の装置の場合の約７００μsecから４５０μsecに短縮することができた。なお、３個のインク滴が印字→回収→印字と続く場合は、３００μsecと３５０μsecで切り替えても、すなわちわずか５０μsecの間隔でも、ＯＫであった。
【０１５８】
〔実施形態１３〕
図７０は、第１３の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。本実施形態の装置では、制御電界（画像電界）の影響をインク滴飛翔制御部材３０の貫通孔３３から外に漏らさず、該部材３０の直前直後で制御電圧（画像信号）の切り替えを可能にするために、該部材３０の表面（前）と裏面（後）の全面に均一な薄い（シミュレーションでは２０μm厚）シールド電極３９Ａ，３９Ｂを設け、該シールド電極を接地した。このシールド電極３９Ａ，３９Ｂは、ＦＰＣからなるインク滴飛翔制御部材３０の製造工程の最後に導電性塗料をコートすることで容易に形成できる。
なお、図７０において、上記実施形態の図１及び図６４に示す装置と同様な部分には同一の符号を付し、それらの構成及び機能も同様であるので、それらについての説明は省略する。また、上記図１の装置と同様な効果についても省略する。
【０１５９】
図７１は、本実施形態の装置における回収モードのシミュレーション結果である。なお、本シミュレーションにおける電極構成及びインク滴の特性は、インク滴飛翔制御部材３０の両面に厚さ２０μmのシールド電極３９Ａ，３９Ｂを設けた点を除いて、上記実施形態１２の図６５の場合と同様に設定した。また、画像形成モードにおけるシミュレーション結果は上記実施形態１２と変わらないので省略する。
【０１６０】
なお、図７１のシミュレーションでは、左の電極を補助電極３２として接地し、右の電極を画像電極３１として−２４Ｖを印加した（図６５参照）が、逆に右の電極を画像電極３１として＋２４Ｖを印加し左の電極を補助電極３２として接地しても電気的には等価である。但し、この場合は、回収対象のインク滴５２Ａが何らかの理由で左の電極に当たって止まり、そのインク滴５２Ａが貫通孔３３の中を広がってシールド電極３９Ａ，３９Ｂに接触すると、ここに大電流が流れて制御用のＩＣが破壊される可能性が大きい。これに対して、左の電極を接地した場合は、たとえ回収対象のインク滴５２Ａが付着してシールド電極３９Ａ，３９Ｂとつながっても安全である。
【０１６１】
また、本実施形態の装置において、上記実施形態１２と同様に、先行または後続インク滴が回収対象であると想定してインク滴飛翔制御部材３０の前と後で制御電圧（画像信号）を−２４Ｖから０Ｖに、０Ｖから−２４Ｖに切り替えるタイミングを変えて着地点のズレをシミュレーションした。その結果を、図６８及び図６９に記号「□」のデータで示す。明らかに、シールド電極３９Ａ，３９Ｂがない場合よりも大幅に改善されている。この結果に基づいて、上記実施形態１２と同様に回収→印字→回収を想定し、射出後２８０μsec経過時点と３８０μsec経過時点で制御電圧（画像信号）を−２４Ｖから０Ｖ、０Ｖから−２４Ｖに切り替えてシミュレーションしたところ、着地点のズレは６μmに収まった（図７２参照）。
【０１６２】
図７２のシミュレーション結果から、先行インク滴がインク滴飛翔制御部材３０の貫通孔３３に入った時に先行インク滴用の制御電圧（画像信号）を印加し、先行インク滴が該貫通孔３３を抜けた瞬間に後続のインク滴用の制御電圧（画像信号）に切り替えることができることがわかる。インク滴の間隔１００μsecはちょうどインク滴がインク滴飛翔制御部材３０を横切る時間にほぼ等しい。この間の速度は約１.２m/secで、インク滴飛翔制御部材３０の幅は１４０μm（シールド電極３９Ａ，３９Ｂを除くと１００μm）である。
【０１６３】
インク滴飛翔制御部材３０の外側ではシールド電極３９Ａ，３９Ｂの効果で、インク滴飛翔制御部材３０内の電極に印加される電圧の影響を受けないという上記推定は、次に示すインク滴飛翔制御部材３０内外の電界（電気力線）で確認できる。
【０１６４】
図７３、図７４及び図７５はそれぞれ、画像電極３１に−２４Ｖが印加された時のインク滴飛翔制御部材３０の上側、貫通孔３３の内部、及び下側の電界（電気力線の分布である。
【０１６５】
図７３及び図７４を見ると、インク滴飛翔制御部材３０の上方では該部材３０の貫通孔３３に入る直前まで電気力線は垂直で、該貫通孔３３の中に入るとほとんど水平に変わっている。これは、負極性の帯電インク滴５２がインク滴飛翔制御部材３０直前まで直進し、貫通孔３３の中に入ると図中左方向の加速度を受けて左にシフトすることを意味している。さらに、図７４及び図７５を見ると、インク滴飛翔制御部材３０を出た直後に左に流された回収対象のインク滴はさらに弱い左向きの力を受けるが、直進する印字用インク滴に働く電界はなく、その後は対向電極４０まで電界は存在せず、両インク滴はインク滴飛翔制御部材３０を出た時の速度を維持（重力と空気抵抗でわずかに減少する。）して飛行続けることがわかる。
【０１６６】
〔実施形態１４〕
上記実施形態１３の結果から、インク滴飛翔制御部材３０の両面にシールド電極３９Ａ，３９Ｂを付加することでインク滴間は１００μsecまで短縮できることが明らかになった。この結果高速度のプリントが可能になった。例えば、６００dpiのヘッドを使えば、６００dpiの１ライン（＝２５.４mm/６００＝４２.３μm）を１００μsecで記録できるので、記録速度は４２３mm/secになる。これは８０ppmに相当するハイスピードである。
【０１６７】
ところが、実際のインクジェットではノズル孔１２を千鳥状に配置できないことが多い。一直線に配置しなければならないのだが、こうすると高解像力が実現できない。６００dpiの画像の場合、ドット間のピッチは４２.３μmであるが、必要なドット径はその（√２）倍程度約６０μmである。このドット径を実現するために必要なインク滴の直径は３０μmである。直径３０μmのインク滴を無理なく通過させるためにはノズル孔１２の内径は少なくとも８０μmは必要である。また、画像電極３１の電極幅も最低２０〜３０μmは必要である。
【０１６８】
そこで、本実施形態では、図７６に示すように、これらの点を考慮して貫通孔３３を一直線に配置して１５０dpi用のラインヘッドを構成した。図７６のラインヘッドでは、インク滴飛翔制御部材３０に、１５０dpiに相当する１６９μmピッチで直径φ＝８０μmの貫通孔３３を開け、各貫通孔３３の上下に半月状の１対の画像電極３１及び補助電極３２を配置した。電極幅Ｗは３０μmとした。このままでは６００dpiの印字が不可能なので図７７に示すように貫通孔３３の左右に１対の偏向電極３５Ａ，３５Ｂを加え、一つの貫通孔３３（一対の画像電極３１及び補助電極３２）から図中点線で示す４つのドットを印字することにした。なお、偏向電極３５Ａ，３５Ｂを画像電極３１及び補助電極３２がある平面よりインク滴の進行方向の先の別の平面に形成するのが普通であるが、それでは表裏のシールド電極３９Ａ，３９Ｂを加えて電極面が４つになり、ＦＰＣでの製造が困難になるので、コストダウンのために同一平面に形成した。
【０１６９】
本実施形態の装置において、偏向電極３５Ａ，３５Ｂに印加する偏向電圧で（通常片方は接地のまま）、貫通孔３３のセンターを通過するインク滴を図中左方向に−４２.３μm、−２１.２μm、図中右方向に２１.２μm、４２.３μmだけ、この順番で偏向させることにより、４つのドットを形成する。この偏向に必要な偏向電圧は、シールド電極３９Ａ，３９Ｂがない場合、２Ｖと６．２Ｖ、シールド電極がある場合、６Ｖと１８Ｖとシミュレーションで求められた。
【０１７０】
図７８は、右端のドットを印字するために、スタート時、左偏向電極３５Ａに０Ｖ、右偏向電極３５Ｂに６Ｖ、２８０μsec経過時点で左偏向電極３５Ａに０Ｖ、右偏向電極３５Ｂに１８Ｖ、３８０μsec経過時点で左偏向電極３５Ａに１８Ｖ、右偏向電極３５Ｂに０Ｖ印加した場合の１コマ１００μsecごとのシミュレーション結果である。本シミュレーションでは、１００μsecおきに１ドットが形成されるので１００μsecおきに偏向電圧も切り替わる訳であるが、上記実施形態１３のシミュレーションから２８０μsec以前と３８０μsec以降のインク滴飛翔制御部材３０の電極電位の変化は、帯電インク滴５２の軌跡に影響を与えないことが分かっているので省略した。
【０１７１】
図７８において、射出後２８０μsec経過時点と３８０μsec経過時点との間で右偏向電極３５Ｂに＋１８Ｖ印加した。偏向された印字用インク滴はセンターの右側６７.４μm（＝６００dpiの１.５ドット）の位置に着地する。なお、偏向電極対３５Ａ，３５Ｂで形成する偏向電界は同一電界が全孔に同時に加わるので、印字用インク滴のみならず、回収対象のインク滴も同様に偏向される。但し、その結果は回収板６３に当たる位置が左右にシフトするだけなので問題はない。但し、画像電界に比較して偏向電界が大きすぎると回収対象のインク滴が下に行くよりも早く横に流れて回収板６３に当たらないことも起こり得る。少なくとも、偏向電界を制御電界（画像電界）より小さくしておけば、この問題は発生しない。
【０１７２】
図７８のシミュレーションの場合、インク滴の帯電極性とは逆極性のプラス電圧を偏向電極に印加したが、同極性のマイナス電圧を印加してもまったく同様に偏向できる。但し、インク滴がセンターを通らず、センターより少し上、または下を通ったとき問題が起きる。すなわち、この場合は負極性の帯電インク滴であるため、図７９（ａ）及び（ｂ）に示される電気力線を逆にたどってより上に、またはより下にシフトされてしまう。一方、インク滴の帯電極性とは逆極性の偏向電圧を印加する場合は、孔の上側を通る場合は下向きに、下を通る場合は上向きに、すなわち位置の狂いを修正する方向に力を受けるので大変効果的である。
【０１７３】
〔実施形態１５〕
前述の図９６に示す従来例に係る画像形成装置では、インク滴の射出角度のくるいに対する対策は特になされていないと考えられる。例えば、図９６において少し上向きに射出された回収対象のインク滴も確実に回収するために、ガーター１０６をその分水平線より少し上まで延ばしたと推定される。この場合、少し下向きに射出された印字用のインク滴をこのガーター１０６の上方を通過させるためには通すためにより強い偏向電界を加える必要が生じる。また、この装置が記載されている上記文献３では、帯電電極１０３の長さは約８mm、上下電極の間隔は約０.６mm、帯電電圧は約０.２kＶであり、偏向電極１０５ａ，１０５ｂの長さは約４０mm、上下電極の間隔は約４mm、偏向電圧は約４kＶである。帯電電極１０３を主走査方向（紙１０８の搬送方向と直角の方向）に並べられれば、高密度のラインヘッドができるのだが、これは非常に難しい。できても１５０〜２００dpi（帯電電極間ピッチ、０.１６９〜０.１２７mm）である。前述のように、実際に商品化されたラインヘッドの静電コンティニュアスインクジェット（Mead社製のDIJIT printer：商品名）では、ノズルのピッチは０.５mmであった。また、図９６の装置において、帯電電極１０３を１５０dpiで並べて、その先に上下方向の偏向電極１０５ａ，１０５ｂとは別に左右方向の偏向電極を設けて１ノズルからのインク滴を左右に、主走査方向に４回偏向して４ドット印字すれば６００dpiで記録できるのだが、このように大きく、電圧が高い偏向電極を密に並べてラインヘッドを作ることは非常に難しい。速度を低下させればインク滴の運動量はその二乗で小さくなるので、小さな偏向電極と低い偏向電圧で偏向させることが可能になる。すべてのインク滴を均一に速度を下げるためには静電力を利用するのがベストだが、図９６の従来装置では、帯電量がインク滴ごとに異なるのでそれができない。これに対して、上記各実施形態の装置のように、すべてのインク滴を均一に帯電させると、静電力で均一に速度を低下させることができ、その結果、小さな偏向電極と低い電圧で印字するインク滴と回収するインク滴を分離して印字することで高密度のラインヘッドができる。
【０１７４】
また、上記実施形態１３の画像形成装置では、図７０に示すように、水平方向に射出された帯電インク滴５２は、帯電電極２２と接地された補助電極３２との間に形成される電界の静電力により減速され、該インク滴５２は約１m/secの速度で補助電極３２と画像電極３１とで挟まれてかつ囲まれた貫通孔３３の制御電界形成領域に入る。画像形成モードでは画像電極３１も０Ｖなので該貫通孔３３の中に電界がなく、上記図７２に示すようにそのまま直進して貫通孔３３を抜けて紙５３に着地する。一方、回収モードでは、画像電極３１に該インク滴５２と同極性の電圧が印加されているので、貫通孔３３の中の制御電界形成領域の中で下向きの速度を加えられて該貫通孔３３から外に出て回収板６３に当たり自重で下に落ちて回収される。
【０１７５】
ここで、上記図７０の装置において射出角度が垂直方向より１度ズレた場合をシミュレーションした。図８０は、インク滴５２の垂直初速度４.００m/secに対し、水平初速度０.０７m/secを与えて射出角度を１度ずらした場合のインク滴の飛翔経路を示すシミュレーション結果である。本シミュレーションでは、帯電電極２２に４２０Ｖ印加し、画像電極３１、補助電極３２及びシールド電極３９Ａ，３９Ｂに０Ｖ印加した条件に設定した。各分図間の時間ステップは１００μsecである。
本シミュレーションにおいて、インク滴５２は、幾何学的には貫通孔３３に入らず上側のシールド電極３９Ａに当たるはずであるが、貫通孔３３に入り貫通孔３３を抜けて対向電極４０に着地できた。但し、垂直に射出された場合の着地点に対する着地点のズレは−８μmで許容できない範囲であった。許容範囲は６００dpiの画像の１ドットの直径の１０%、すなわち６μmとする。幾何学的には不可能なのにインク滴５２が貫通孔３３に入れたのは、図８１に示すようにインク滴飛翔制御部材３０の近傍で−Ｘ方向の静電力を得てセンター方向に少し戻されたためである。
【０１７６】
次に、インク滴５２の射出角度を垂線より２度ズラして同様なシミュレーションを行った。この場合も、上記図８０の場合と同様に貫通孔３３を抜けることはできたが着地点は＋９μmズレてやはりＮＧであった。更に、射出角度ズレが３度の場合をシミュレーションした。この結果を図８２に示す。この場合は、射出されたインク滴５２は貫通孔３３に入れずその周りのシールド電極３９Ａに着地して印字できなかった。すなわち、この図７０の装置レイアウトでは、インク滴５２の射出角度が１度狂うと着地点のズレは許容範囲を超え、３度狂うと印字そのものができなくなってしまう。
【０１７７】
そこで、本実施形態の装置では、上記インク滴５２の射出角度のズレを静電界、すなわち垂線よりハズれた軌道を貫通孔３３のセンターに収束する収束電界で修正するように構成した。上記画像電極３１及び補助電極３２にはその収束電界を形成する役目を分担できる自由度がないので、これらの電極とは別に上記収束電界を形成するための収束電極を設けた。
【０１７８】
図８３は、本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。なお、図８３において、上記実施形態１３の図７０に示す装置と同様な部分には同一の符号を付し、それらの構成及び機能も同様であるので、それらについての説明は省略する。また、上記第１３の実施形態の装置と同様な効果についても省略する。この図８３に示すように、上記収束電極６４として、帯電電極部材２３とインク滴飛翔制御部材３０の中間に、厚さ０.１mm、孔径８０μmの金属板を、該部材２３、３０と平行に配設した。
【０１７９】
図８４は、上記収束電極６４を接地し、上記図８０と同様にインク滴５２の射出角度ズレを１度にした場合のシミュレーション結果である。本シミュレーションでは、帯電電極２２に４４０Ｖ印加し、画像電極３１、補助電極３２及びシールド電極３９Ａ，３９Ｂに０Ｖ印加した条件に設定した。各分図間の時間ステップは１００μsecである。回収板の図示は省略した。
本シミュレーションにおいて、インク滴５２は貫通孔３３を通り抜けたが、着地点は−９μmズレてしまった。但し、貫通孔３３を抜ける余裕度は上記図８０の場合より高く、射出角度４度まで貫通孔３３を通過することができた。このように、上記図８０の場合に比して印字できる余裕度は２度から４度に改良できたが、着地点のズレは非常に大きかった。
【０１８０】
図８５は、収束電極の内径が８０、１２０、１６０及び２００μmの場合の、インク滴の射出ズレ角度と着地点のズレ量との関係を示すグラフである。図８５の中に記載している数字が射出ズレ角度を示している。図８４の収束電極６４の内径が８０μmの場合のデータが示すように右方向に射出されたインク滴５２が逆に貫通孔３３のセンターを越えて左にシフトされるのは、インク滴５２に働く収束電界が強すぎるためと考えられる。この場合の収束電極６４（内径８０μm）の孔付近の電界を図８６に示す。ここで、帯電電極２２及び収束電極６４への印加電圧はそれぞれ４００Ｖ及び０Ｖに設定した。この図８６から、収束電極６４の孔の中心から少しズレると中心に向かう強い水平電界が存在していることがわかる。
【０１８１】
〔実施形態１６〕
本実施形態の装置は、基本的には上記実施形態１５の装置と同じ構成であるが（図８３参照）、中心より少し離れた点の水平電界を弱めるために、Ｙ方向の位置はそのままで収束電極６４の内径のみを８０μmから１２０μmに広げた。この場合は、射出ズレ角度１度の時の着地位置ズレは−４μmで許容範囲内であった。しかし、２度以上では位置ズレは許容値を越えてしまった。上記図８５の収束電極６４の内径が１２０μmの場合のデータが示すように、射出角度ズレが１度までは位置ズレがなく、その後７度まで位置ズレはあってもともかく印字できるので、上記実施形態１５の場合（１度で位置ズレ発生、４度まで印字可能）よりはよい結果である。この場合の電界をみると中心より少し離れた地点でまだ強い水平電界が存在している（図８７参照）。
【０１８２】
〔実施形態１７〕
本実施形態の装置は、基本的には上記実施形態１５の装置と同じ構成であるが（図８３参照）、中心より少し離れた点の水平電界を弱めるために、Ｙ方向の位置はそのままで収束電極６４の内径のみを１２０μmから更に１６０μmに広げた。この場合は、上記図８５の収束電極６４の内径が１６０μmの場合のデータが示すように、射出ズレ角度１度から６度まで位置ズレがすべて６μm以内に収まり、７度でのズレも−８μmと小さかった。
【０１８３】
図８８は、本実施形態の装置において、内径１６０μmの収束電極６４を接地し、インク滴５２の射出角度ズレを６度にした場合のシミュレーション結果である。本シミュレーションでは、帯電電極２２に４４０Ｖ印加し、画像電極３１、補助電極３２及びシールド電極３９Ａ，３９Ｂに０Ｖ印加した条件に設定した。各分図間の時間ステップは１００μsecである。回収板の図示は省略した。
【０１８４】
〔実施形態１８〕
本実施形態の装置は、基本的には上記実施形態１５の装置と同じ構成であるが（図８３参照）、中心より少し離れた点の水平電界を弱めるために、Ｙ方向の位置はそのままで収束電極６４の内径のみを１６０μmから更に２００μmに広げた。この場合は、上記図８５の収束電極６４の内径が２００μmの場合のデータが示すように、射出ズレ角度１度から３度まで位置ズレがすべて６μm以内に収まり、４，５度でのズレも＋８μm、＋１１μmと小さかった。しかし、図８９のシミュレーション結果に示すように、射出ズレ角度６度ではインク滴５２は左に戻りきれずインク滴飛翔制御部材３０に当たってしまった。
図８９は、本実施形態の装置において、内径２００μmの収束電極６４を接地し、インク滴５２の射出角度ズレを６度にした場合のシミュレーション結果である。本シミュレーションでは、帯電電極２２に４４０Ｖ印加し、画像電極３１、補助電極３２及びシールド電極３９Ａ，３９Ｂに０Ｖ印加した条件に設定した。各分図間の時間ステップは１００μsecである。回収板の図示は省略した。
【０１８５】
本実施形態の装置において、上記実施形態１７の場合と異なり、インク滴５２が左に戻りきれずインク滴飛翔制御部材３０に当たってしまったのは、射出ズレ角度６度のインク滴の飛行経路の水平電界が、図９０に示すように上記実施形態１７の場合より弱くなりすぎたためと思われる。図９０（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、収束電極６４の内径が１６０μmの場合及び２００μmの場合の電界（電気力線の分布）を示す説明図である。
【０１８６】
上記実施形態１５、１６及び１７の結果から、水平収束電界には最適値があり、強すぎると逆に戻しすぎてインク滴飛翔制御部材３０に当たったり、マイナス方向に位置ズレの許容値を越え、弱すぎると戻しきれずにインク滴飛翔制御部材３０に当たったりプラス方向に位置ズレの許容値を越えることがわかる。その最適値を数式で示すのは難しいが、基本的にはセンターからの水平方向の位置ズレの最大量を、そこから対向電極４０まで飛行する間にちょうど相殺する逆方向の速度を収束水平電界で与えればよい。
【０１８７】
なお、上記実施形態１５、１６、１７及び１８の実施形態では、収束電極６４はすべて接地しているが、必要な収束電界を形成するためには接地せずに適当な電位を与えてもよい。但し、その場合、シールド電極３９Ａとの間に電位差が生じると、収束電極６４とシールド電極３９Ａとの間に帯電インク滴５２をセンターから拡散させたり収束させたりする電界が生じるので、最適設計が複雑になる。もちろん、これを利用して制御することも理論的には可能だが、実際的でない。帯電電極２２と画像電極３１以外はすべて接地しておく方が安全であり電極の位置ズレの影響も受けない。
【０１８８】
また、上記各実施形態では、画像形成対象物としての紙に直接画像を形成する場合について説明したが、本発明は、画像形成対象物としての、表面性のよい中間転写体に画像を形成した後、これを紙に転写するように構成した画像形成装置にも適用できるものである。
【０１８９】
【発明の効果】
請求項１乃至３の発明によれば、画像電極で囲まれた、周囲からの静電的な影響を受けにくい貫通孔の内側に、帯電インク滴の偏向を制御するための制御電界を形成しているので、各貫通孔を近づけて配置しても、各ノズルから吐出した帯電インク滴を制御する制御電界におけるクロストークが小さくなる。従って、インク滴飛翔制御手段として従来の平板状の偏向電極を用いた場合に比して、高密度の多ノズル化が容易であり、且つ上記クロストークに起因するインク滴の着弾位置のずれを小さくすることができる。しかも、上記貫通孔に向かって飛翔する帯電インク滴を、より小さな制御電圧で偏向できるという効果がある。
【０１９０】
特に、請求項２の発明によれば、画像形成対象物に向かう方向とは異なる方向に飛翔する帯電インク滴によって装置の内部が汚染されないようになり、該インク滴を再利用できるようになるという効果がある。
【０１９１】
また特に、請求項３の発明によれば、１つの貫通孔に形成した制御電界形成領域を通過するインク滴で画像の複数のドットを形成できるという効果がある。
【０１９２】
請求項４乃至５１の発明によれば、画像電極で囲まれた、周囲からの静電的な影響を受けにくい貫通孔の内側に、帯電インク滴の偏向を制御するための制御電界を形成しているので、各貫通孔を近づけて配置しても、各ノズルから吐出した帯電インク滴を制御する制御電界におけるクロストークが小さくなる。従って、インク滴飛翔制御手段として従来の平板状の偏向電極を用いた場合に比して、高密度の多ノズル化が容易であり、且つ上記クロストークに起因するインク滴の着弾位置のずれを小さくすることができる。しかも、上記帯電インク滴の減速により、該インク滴を偏向しやすくなるので、所定距離だけ偏向するために必要な該画像電極への印加電圧（制御電圧）を低くすることができるという効果がある。
【０１９３】
また特に、請求項５乃至２７の発明によれば、画像形成対象物に向かう方向とは異なる方向に飛翔する帯電インク滴によって装置の内部が汚染されないようになり、該インク滴を再利用できるようになるという効果がある。
【０１９４】
また特に、請求項６、９乃至１９、及び、２１乃至２９の発明によれば、画像形成対象物に向かう方向とは異なる方向に飛翔する帯電インク滴を回収する回収容器のレイアウトの自由度が増すという効果がある。
【０１９５】
また特に、請求項７、９乃至１８、及び、２１乃至２９の発明によれば、画像形成対象物に向かう方向とは異なる方向に飛翔する帯電インク滴を回収容器に導く部材を設ける必要がないという効果がある。
【０１９６】
また特に、請求項８乃至１８、及び、２０乃至２４の発明によれば、上記回収容器としてインク容器を兼用しているので、装置構成が簡易になるという効果がある。
【０１９７】
また特に、請求項９乃至１３の発明によれば、各インク滴の回収時間を短くなるという効果がある。
【０１９８】
また特に、請求項１０の発明によれば、上記回収容器に向かう帯電インク滴を気流で加速しているので、加速手段の装置構成が簡易になるという効果がある。
【０１９９】
また特に、請求項１１乃至１３の発明によれば、上記回収容器に向かう帯電インク滴を制御が容易な電界で加速しているので、インク滴の回収を安定して行うことができるという効果がある。
【０２００】
また特に、請求項１２の発明によれば、上記回収容器に向かう帯電インク滴の飛翔経路に沿って並べて設けた一対の回収加速電極の各電極として、リング状の平面電極を用いることができるという効果がある。
【０２０１】
また特に、請求項１３の発明によれば、上記回収加速電極として、上記インク容器から上記貫通孔に向かう帯電インク滴を減速する向きの電界を形成するための一対の減速電極を兼用できるので、装置構成が簡易になるという効果がある。
【０２０２】
また特に、請求項１４乃至１８の発明によれば、上記貫通孔に向かう飛翔経路に同時に複数の帯電インク滴が存在するように該インク滴をノズル孔から吐出させることができるので、画像形成の速度を高めることができるという効果がある。
【０２０３】
また特に、請求項１８の発明によれば、上記画像電極などを分割して各電極間に電位差を設けるという構成を採用することなく、インク容器から吐出した帯電インク滴を初期の吐出方向から傾いた方向にシフトさせながら飛翔させ、貫通孔に向かう飛翔経路と回収飛翔経路とを異ならせるができるという効果がある。
【０２０４】
また特に、請求項１９の発明によれば、インク滴回収部材で受け止めたインク滴が該部材の表面に付着したままの状態にならずに、自重などによって該部材の表面に沿って流れ、回収容器にスムーズに回収されるという効果がある。
【０２０５】
また特に、請求項２０の発明によれば、上記インク容器の回収口からインク滴が吐出しないという効果がある。
【０２０６】
また特に、請求項２１の発明によれば、インク容器から貫通孔に向かう帯電インク滴の飛翔と、回収容器の回収口に向かう帯電インク滴の逆飛翔を補助電極で遮ることがない。しかも、補助電極に１枚の金属板を用いることにより、安く且つ精度よく、機械的強度に優れた補助電極を製造することができるという効果がある。
【０２０７】
また特に、請求項２２乃至２４の発明によれば、回収容器に回収しようとする帯電インク滴を、インク容器のノズル孔から離れた位置で回収することができ、該インク滴の回収が容易になるという効果がある。
【０２０８】
また特に、請求項２５乃至２９の発明によれば、画像形成対象物に付着させる帯電インク滴の粒径が変化してその飛行速度が変化した場合でも、画像形成対象物上の着地点が変化しないので、安定した画像形成を行うことができる。しかも、回収容器に向かう帯電インク滴をインク滴飛翔制御部材によって遮られることがないので、安定したインク滴の回収を行うことができるという効果がある。
【０２０９】
また特に、請求項２６の発明によれば、上記第１の画像電極、第２の画像電極及び第３の画像電極に上記所定の電圧を印加するという構成により、比較的低い電圧で上記帯電インク滴をインク滴飛翔制御部材の表面に沿った方向に偏向させることができるという効果がある。
【０２１０】
また特に、請求項２７乃至２９の発明によれば、一対の回収電極により、回収容器に向かう該インク滴を加速し、より速やかに回収するできるという効果がある。
【０２１１】
また特に、請求項２８の発明によれば、上記回収電極及び画像電極の製造の低コスト化を図ることができるという効果がある。
【０２１２】
また特に、請求項２９の発明によれば、上記回収電極で形成される電界が、上記画像電極による制御電界形成領域を通過し画像形成対象物に向かっている帯電インク滴に作用しないので、該画像形成対象物に向かっている帯電インク滴の飛翔を乱すことなく、安定した画像形成を行うことができるという効果がある。
【０２１３】
また特に、請求項３０乃至３２の発明によれば、帯電インク滴を所定距離だけ偏向するために必要な該画像電極への印加電圧（制御電圧）を低くすることができる。しかも、インク容器から吐出される帯電インク滴の速度が高速の場合でも、画像情報に応じた該インク滴の偏向を安定して行うことができるという効果がある。
【０２１４】
また特に、請求項３１の発明によれば、上記補助電極と上記画像電極との間の相対的な位置精度が向上するとともに、両電極の製造の低コスト化を図ることができるという効果がある。
【０２１５】
また特に、請求項３３乃至３７の発明によれば、制御が容易な電界で上記帯電インク滴を減速しているので、該インク滴をより正確且つ安定に減速させることができるという効果がある。
【０２１６】
また特に、請求項３４乃至３７の発明によれば、上記貫通孔に向かう帯電インク滴を減速する電極として一対のリング状の減速電極の各電極として、平面電極を用いることができるという効果がある。
【０２１７】
また特に、請求項３５乃至３７の発明によれば、上記一対の減速電極のうち上記インク容器のインク滴ノズル孔に近い減速電極として他の電極を兼用しているので、装置構成が簡易になるという効果がある。
【０２１８】
また特に、請求項３８の発明によれば、画像電極による制御電界形成領域を通過して画像形成対象物に向かう帯電インク滴を加速するので、画像形成の速度を高めることができるという効果がある。
【０２１９】
また特に、請求項３９乃至４２の発明によれば、画像電極による制御電界形成領域を通過して画像形成対象物に向かう帯電インク滴を偏向電極で偏向するので、１つの貫通孔に形成された制御電界形成領域を通過するインク滴で画像の複数のドットを形成できるという効果がある。
【０２２０】
また特に、請求項４０の発明によれば、上記画像電極による制御電界による帯電インク滴の選択的な偏向に対する上記偏向電極による該偏向電界の影響が小さくなるという効果がある。
【０２２１】
また特に、請求項４１の発明によれば、上記複数ドット形成のための印加電圧の制御が容易になるという効果がある。
【０２２２】
また特に、請求項４２の発明によれば、上記偏向電極と上記画像電極との間の相対的な位置精度が向上するとともに、両電極の製造の低コスト化を図ることができるという効果がある。
【０２２３】
また特に、請求項４３乃至４５の発明によれば、先行して飛翔する帯電インク滴が画像電極による制御電界形成領域を通過した直後に、又は後続の帯電インク滴が該制御電界形成領域に入る直前に、該画像電極に印加する電圧を切り換えることができるので、帯電インク滴の吐出間隔を短くして画像形成の速度を高めることができるという効果がある。
【０２２４】
また特に、請求項４４の発明によれば、帯電インク滴が画像電極に付着し該画像電極と上記シールド電極との間が電気的に導通状態になったとしても、過剰電流が流れることがないので、各電極に印加するための電気回路が破壊される危険性が少なくなるという効果がある。
【０２２５】
また特に、請求項４５の発明によれば、上記シールド電極と上記画像電極との間の相対的な位置精度が向上するとともに、両電極の製造の低コスト化を図ることができるという効果がある。
【０２２６】
また特に、請求項４６乃至４９の発明によれば、インク容器のノズル孔から貫通孔に向かう帯電インク滴を収束電極で該貫通孔内に収束させることにより、該インク容器から吐出するインク滴の吐出角度がばらついた場合でも、該貫通孔に対して該インク滴を確実に入射させ、画像情報に応じた該インク滴の選択的な偏向を確実に行うことができるという効果がある。
【０２２７】
また特に、請求項４７の発明によれば、上記インク滴の吐出方向がばらつきの調整範囲が広くなるという効果がある。
【０２２８】
また特に、請求項４８の発明によれば、上記収束電極と、上記画像電極の該収束電極側に設けたシールド電極との間に不要な電界が形成されないようになり、上記貫通孔に向かう帯電インク滴の飛翔が安定するという効果がある。
【０２２９】
また特に、請求項４９の発明によれば、上記インク容器から吐出した帯電インク滴が上記画像形成対象物上の所定位置に到達して付着し、安定した画像形成が可能となるという効果がある。
【０２３０】
また特に、請求項５０の発明によれば、上記各電極の少なくとも一つを、電極パターンの位置合わせが容易で且つ安価なフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）部材上に形成することができるので、各電極の位置精度が更に向上するとともに、製造の低コスト化を更に図ることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考例に係る画像形成装置の概略構成図。
【図２】 （ａ）は、同画像形成装置に用いたインク滴飛翔制御部材３０の横断面図。
（ｂ）は、同インク滴飛翔制御部材３０の縦断面図
【図３】 同画像形成装置におけるインク滴の粒径と最高到達点との関係を示すグラフ。
【図４】 （ａ）〜（ｏ）は同画像形成装置における帯電インク滴の反転移動のシミュレーション結果を示す説明図。
【図５】 （ａ）〜（ｏ）は同画像形成装置における帯電インク滴の紙へ付着する飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図６】 第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図７】 同画像形成装置に用いるインク滴飛翔制御部材３０における貫通孔及び画像電極の配置を示す説明図。
【図８】 第２の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図９】 （ａ）〜（ｏ）は同画像形成装置の画像形成モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図１０】 （ａ）〜（ｏ）は同画像形成装置の回収モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図１１】 （ａ）〜（ｏ）は同画像形成装置の対向電極への印加電圧を０Ｖにした場合の、画像形成モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図１２】 第３の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図１３】 （ａ）〜（ｏ）は同画像形成装置の画像形成モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図１４】 （ａ）〜（ｏ）は同画像形成装置の回収モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図１５】 第４の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図１６】 （ａ）〜（ｏ）は同画像形成装置の画像形成モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図１７】 （ａ）〜（ｏ）は、図１７とは逆方向に偏向させる場合の、画像形成モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図１８】 （ａ）〜（ｏ）は第５の実施形態の比較例に係る画像形成装置の回収モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図１９】 （ａ）〜（ｏ）は同画像形成装置の補助電極対に電圧（＋５０Ｖ／−５０Ｖ）を印加した場合の、回収モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図２０】 第５の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図２１】 第６の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図２２】 （ａ）〜（ｏ）は同画像形成装置の回収モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図２３】 （ａ）〜（ｏ）は同画像形成装置の画像形成モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図２４】 （ａ）〜（ｏ）は、図２２の画像形成装置に偏向電極を追加した場合の、回収モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図２５】 （ａ）〜（ｏ）は、同画像形成装置の画像形成モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図２６】 （ａ）〜（ｏ）は、同画像形成装置の偏向電極に電圧（＋３０Ｖ／−３０Ｖ）を印加した場合の、画像形成モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図２７】 （ａ）〜（ｏ）は、同偏向電極に逆極性の電圧（−３０Ｖ／＋３０Ｖ）を印加した場合の、画像形成モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図２８】 第７の実施形態の比較例に係る画像形成装置における帯電インク滴の飛行速度変化を示すグラフ。
【図２９】 同画像形成装置の帯電電極とインク滴飛翔制御部材と間の電気力線分布を示す説明図。
【図３０】 第７の実施形態に係る画像形成装置の帯電電極とインク滴飛翔制御部材と間の電気力線分布を示す説明図。
【図３１】 同画像形成装置における帯電インク滴の飛行速度変化を示すグラフ。
【図３２】 （ａ）〜（ｏ）は、同画像形成装置の回収モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図３３】 （ａ）〜（ｏ）は、同画像形成装置の画像形成モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図３４】 （ａ）〜（ｏ）は、第８の実施形態の比較例に係る画像形成装置の回収モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図３５】 同画像形成装置の帯電電極とインク滴飛翔制御部材と間の電気力線分布を示す説明図。
【図３６】 第８の実施形態に係る画像形成装置の帯電電極とインク滴飛翔制御部材と間の電気力線分布を示す説明図。
【図３７】 （ａ）〜（ｏ）は、同画像形成装置の回収モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図３８】 第９の実施形態に係る画像形成装置の帯電電極とインク滴飛翔制御部材と間の電気力線分布を示す説明図。
【図３９】 （ａ）〜（ｏ）は、同画像形成装置の回収モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図４０】 同画像形成装置の無電界形成領域に入ったときの垂直速度Ｖｙと、射出孔から着地点までの距離Ｄｘとの関係を示すグラフ。
【図４１】 第１０の実施形態の比較例として行ったシミュレーションにおける電極配置の説明図。
【図４２】 （ａ）〜（ｏ）は、同比較例に係る画像形成装置の回収モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図４３】 （ａ）〜（ｏ）は、同画像形成装置の画像形成モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図４４】 （ａ）〜（ｒ）は、同画像形成装置でのインク滴粒径が３０μmから３４μmになった場合の、回収モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図４５】 （ａ）〜（ｏ）は、同画像形成装置でのインク滴粒径が３０μmから２６μmになった場合の、回収モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図４６】 （ａ）〜（ｏ）は、同画像形成装置でのインク滴粒径が３０μmから３４μmになった場合の、画像形成モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図４７】 （ａ）〜（ｏ）は、同画像形成装置でのインク滴粒径が３０μmから２６μmになった場合の、画像形成モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図４８】 第１０の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図４９】 同画像形成装置のシミュレーションにおける電極配置の説明図。
【図５０】 （ａ）〜（ｏ）は、同画像形成装置の回収モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図５１】 （ａ）〜（ｏ）は、同画像形成装置の画像形成モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図５２】 （ａ）〜（ｏ）は、同画像形成装置のインク滴の粒径が２６μmの場合の、回収モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図５３】 同画像形成装置の第１及び第２のインク滴飛翔制御部材の間の電気力線分布を示す説明図。
【図５４】 （ａ）〜（ｏ）は、同画像形成装置のインク滴の粒径が３４μmの場合の、回収モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図５５】 （ａ）〜（ｔ）は、同画像形成装置のインク滴の粒径が２６μmの場合の、画像形成モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図５６】 （ａ）〜（ｏ）は、同画像形成装置のインク滴の粒径が３４μmの場合の、画像形成モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図５７】 第１１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図５８】 同画像形成装置のシミュレーションにおける電極配置の説明図。
【図５９】 （ａ）〜（ｏ）は、同画像形成装置の画像形成モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図６０】 （ａ）〜（ｏ）は、同画像形成装置の回収モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図６１】 （ａ）〜（ｏ）は、第１１の実施形態の変形例に係る画像形成装置の回収モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図６２】 （ａ）〜（ｏ）は、同変形例に係る画像形成装置の画像形成モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図６３】 （ａ）〜（ｏ）は、他の変形例に係る画像形成装置の画像形成モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図６４】 第１２の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図６５】 同画像形成装置のシミュレーションにおける電極配置の説明図。
【図６６】 （ａ）〜（ｌ）は、同画像形成装置の画像形成モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図６７】 （ａ）〜（ｌ）は、同画像形成装置の回収モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図６８】 同画像形成装置における画像信号（制御電圧）切り換え時間と、着地点ズレ量との関係を示すグラフ。
【図６９】 同画像形成装置における画像信号（制御電圧）切り換え時間と、着地点ズレ量との関係を示すグラフ。
【図７０】 第１３の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図７１】 （ａ）〜（ｌ）は、同画像形成装置の回収モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図７２】 （ａ）〜（ｌ）は、同画像形成装置の画像形成モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図７３】 同画像形成装置の画像電極に−２４Ｖが印加された時のインク滴飛翔制御部材の上側の電気力線分布を示す説明図。
【図７４】 同インク滴飛翔制御部材の貫通孔内部の電気力線分布を示す説明図。
【図７５】 同インク滴飛翔制御部材３０の下側の電気力線分布を示す説明図。
【図７６】 第１４の実施形態に係る画像形成装置のインク滴飛翔制御部材における電極配置を示す説明図。
【図７７】 同インク滴飛翔制御部材における他の電極配置を示す説明図。
【図７８】 （ａ）〜（ｌ）は、同画像形成装置の画像形成モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図７９】 （ａ）及び（ｂ）は、同画像形成装置のインク滴飛翔制御部材の貫通孔内部の電気力線分布を示す説明図。
【図８０】 （ａ）〜（ｌ）は、第１５の実施形態の比較例に係る画像形成装置の画像形成モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図８１】 同画像形成モードにおける帯電電極とインク滴飛翔制御部材との間の電気力線分布を示す説明図。
【図８２】（ａ）〜（ｄ）は、第１５の実施形態の他の比較例に係る画像形成装置の画像形成モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図８３】 第１５の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図８４】 （ａ）〜（ｌ）は、同画像形成装置の画像形成モードにおける帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図８５】 同画像形成装置のインク滴の射出ズレ角度と着地位置ズレ量との関係を示すグラフ。
【図８６】 同画像形成装置の帯電電極と収束電極との間の電気力線分布を示す説明図。
【図８７】 第１６の実施形態に係る画像形成装置の帯電電極と収束電極との間の電気力線分布を示す説明図。
【図８８】 （ａ）〜（ｌ）は、第１７の実施形態に係る画像形成装置における帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図８９】 （ａ）〜（ｈ）は、第１８の実施形態に係る画像形成装置における帯電インク滴の飛翔経路のシミュレーション結果を示す説明図。
【図９０】 （ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、同画像形成装置の収束電極の内径が１６０μmの場合及び２００μmの場合の電気力線分布を示す説明図。
【図９１】 （ａ）及び（ｂ）は、従来例に係る画像形成装置の概略構成図。
【図９２】 他の従来例に係る画像形成装置の概略構成図。
【図９３】 更に他の従来例に係る画像形成装置の概略構成図。
【図９４】 同画像形成装置における帯電と偏向の原理を説明する説明図。
【図９５】 更に他の従来例に係る画像形成装置の概略構成図。
【図９６】 更に他の従来例に係る画像形成装置の概略構成図。
【符号の説明】
１０ インク容器
１１ ベース電極
１２ ノズル孔
１３ 回収孔
２０、２２ 帯電電極
２０Ａ、２０Ｂ 孔
２１ 孔
２３ 帯電電極部材
３０，３６ インク滴飛翔制御部材
３１ 画像電極
３１Ａ 第１の画像電極
３１Ｂ 第２の画像電極
３１Ｃ 第３の画像電極
３２ 補助電極
３３ 貫通孔
３４ 樹脂フィルム
３５Ａ，３５Ｂ 偏向電極
３７Ａ，３７Ｂ 回収電極
３８ シールド電極
３９Ａ，３９Ｂ シールド電極
４０ 対向電極
５０ インク
５１ インク柱
５２ 帯電インク滴
５２Ａ 回収対象のインク滴
５２Ｂ 印字用のインク滴
５３ 紙
６０Ａ，６０Ｂ 減速電極部材
６１Ａ，６１Ｂ 減速電極
６２ 補助電極
６２Ａ 第１の補助電極
６２Ｂ 第２の補助電極
６２Ｃ 第３の補助電極
６２Ｄ 入口孔
６２Ｅ 出口孔
６３ 回収板
６４ 収束電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, and a FAX, and an image forming method that can be executed by the apparatus. Specifically, by selectively deflecting charged ink droplets flying in one direction, The present invention relates to an ink jet type image forming method and apparatus for forming an image on an image forming object by selectively attaching the charged ink droplets onto the image forming object.
[0002]
[Prior art]
  Conventionally, as this type of ink jet type image forming apparatus, an on demand ink jet type image forming apparatus that controls whether or not ink droplets are ejected from nozzles according to image information, and ink droplets from all nozzles are continuously used. There is known a continuous inkjet type image forming apparatus that selectively ejects ink droplets ejected from the nozzle and flying in accordance with image information. In the former on-demand ink jet type image forming apparatus, it is necessary to form small and partitioned ink containing chambers in portions adjacent to the respective nozzle holes of the ink container constituting the nozzle head. Was difficult to produce in high yield. On the other hand, the latter continuous ink jet type image forming apparatus has an advantage that it is relatively easy to manufacture a nozzle head without the need to partition the inside of the ink container.
[0003]
  As the above-described continuous ink jet type image forming apparatus, the charged ink droplets are selectively adhered to the image forming object by selectively deflecting the charged ink droplets discharged from the nozzles of the ink container with electrostatic force. There is known an electrostatic continuous ink jet (hereinafter referred to as “electrostatic IJ”) type image forming apparatus that forms an image on the image forming object.
  FIG. 91 is a schematic configuration diagram showing an example of the electrostatic IJ type image forming apparatus. In this apparatus, when the ink column 102 ejected from the nozzle 101 is cut in the ring-shaped charging electrode 103 to which a predetermined voltage (+200 V in this example) is applied and the ink droplet 104 is formed, the low-resistance ink column. The positive charge that has been electrostatically induced (charge injection) remains in 102. As a result, the ink droplet 104 is positively charged. The charged ink droplet 104 goes straight and enters between the deflection electrodes 105a and 105b made of a pair of conductive parallel plates. In the drawing, + 1800V is applied to the upper deflection electrode 105a and the lower deflection electrode 105b is grounded, so that the charged ink droplet 104 charged to positive polarity receives an electrostatic force downward, and its flight path is directed downward. It is deflected and collected in a garter 106 or the like as an ink droplet receiving member. When the nozzle 101 is grounded, no charge is injected into the ink column 102, so an uncharged ink droplet 104 is formed and travels straight without receiving a downward electrostatic force between the deflection electrodes 105a and 105b. Land on the paper (image forming object). Here, an image can be formed on the paper by switching the voltage applied to the nozzle 101 between +200 V and 0 V based on the image data.
  Further, as shown in FIG. 92, a static charge ink droplet 104a that travels straight is collected by the garter 106, and an image is formed on the paper 108 by the charged ink droplet 104b deflected by the deflection electrodes 105a and 105b. An electric IJ type image forming apparatus is also known.
  In these electrostatic IJ type image forming apparatuses, typical dimensions of each member and typical characteristics of ink droplets are as follows. For example, in the apparatus of FIG. 91, the length of the charging electrode 103 in the ink droplet flight direction is about 10 mm, the length of the deflection electrodes 105a and 105b is about 30 mm, the distance between the nozzle 101 and the charging electrode 103, and the charging electrode 103 and the deflection electrode. The distance between the electrodes 1051 and b is 1 mm or less, the diameter of the charging electrode 103 is 2 mm or less, and the distance between the upper and lower deflection electrodes 105a and 105b is several mm. The flying speed of the ink droplet 104 is about 20 m / sec, the diameter of the ink droplet 104 varies depending on the resolution of the image to be formed, but is 60 μm, for example, and the charge amount (Q / M) of the ink droplet 104 is 3 μC / g.
[0004]
  However, when the configuration of FIG. 91 or FIG. 92 is applied to an apparatus having a plurality of nozzles, it is necessary to apply different voltages to the nozzles and charging electrodes according to the image data. However, this is disadvantageous in terms of increasing the number of nozzles with high density. In the configuration shown in FIG. 91 or 92, the ink droplets discharged from the nozzles are uniformly charged by applying a constant voltage to the nozzles and charging electrodes, and the ink droplets are applied to the deflection electrodes 105a and 105b according to the image information. Although it may be configured to selectively deflect, since it is necessary to apply different voltages to the deflection electrodes 105a and 105b according to image information, it is difficult to narrow the nozzle interval in this case, too. It was disadvantageous in terms of achieving high density and multiple nozzles.
[0005]
  Therefore, an electrostatic IJ type image forming apparatus as shown in FIG. 93 has been proposed as an apparatus that can easily increase the number of nozzles as compared with the configuration shown in FIG. 91 or 92 (Reference 1: “THE FOURTH” in 1988). (Refer to “DROP CHARGING AND DEFLECTION USING A PLANAR CHARGE PLATE” published by JAMES A. KATEERBERG of EASTMAN KODAK Co., Ltd.)
  In the apparatus of FIG. 93, the ground electrodes of the pair of deflection electrodes are eliminated, and the deflection electrodes are also used as charging electrodes. As a result, it is possible to narrow the interval between the nozzles as compared with the conventional method. When a signal voltage is applied to the deflection electrode 109 that also serves as a charging electrode, a charge of reverse polarity is electrostatically induced (charge injection) at the tip of the ink column 102, and the broken ink droplet 104 is charged with a reverse polarity. Charged ink droplets of reverse polarity are drawn by the deflection electrode 109 and deflected, and are caught by the catcher 110. On the other hand, the uncharged ink goes straight and forms an image on the paper 108.
  FIG. 94 is an explanatory diagram for explaining the principle of charging and deflection in the apparatus of FIG. When a negative voltage is applied to the charging electrode (deflection electrode) 109 and the nozzle (orifice plate) 111a and the catcher 110 on the lower surface of the ink container 110 are grounded, electric lines of force as shown in FIG. A positive charge is induced at the tip of the column 102. An electrostatic force directed to the charging electrode 109 acts on the ink droplet 104 formed with this positive charge, and the ink droplet 104 is deflected in that direction. The length of the charging electrode 109 in the vertical direction in the drawing is 0.635 mm, and the ink column 102 is cut at 0.127 mm from the upper end to produce an ink droplet 104. As a result, the ink droplet is deflected 0.23 mm below the charging electrode 109 by 2.8 mm.
[0006]
  An electrostatic IJ type image forming apparatus as shown in FIG. 95 has also been proposed (Reference 2: Proceedings of “THE FIFTH INTERNATIONAL CONGRESS ON ADVANCES IN NON-IMPACT PRINTING TECHNOLOGIES” in 1989, FUJI XEROX (See “TRAVELING WAVE DROP GENERATOR FOR MULTI-NOZZLE CONTINUOUS INK JET” announced by Naoki Morita).
  The apparatus shown in FIG. 95 is basically only an ordinary electrostatic IJ type image forming apparatus having multiple nozzles. However, in order to reduce the number of plate-like deflection electrodes by half, as shown in the figure. The deflection voltage is changed to + and-every other sheet. As a result, the charged ink droplets 104 to be collected are alternately deflected to the right and left. Thereby, every other garter 106 is sufficient. The drop sensor 112 behind the paper 108 is supposed to measure the landing point for each nozzle and feed back the result to the charging controller.
[0007]
  Also, an electrostatic IJ type image forming apparatus as shown in FIG. 96 has been proposed (Reference 3: IS).&T's NIP12: International Conference on Digital Printing Technologies-'87 Preliminary Book, "Flight Stability of Droplets in an Electrostatic Ink-Jet Printer" published by Shogo Matsumoto of Hitachi Ltd.).
  In the apparatus shown in FIG. 96, each ink droplet 104 ejected from the nozzle 101 is collected without being charged by the charging electrode 103 and straightly applied to the garter 106, or charged and deflected by the charging electrode 103. 108 was printed. At this time, by changing the voltage applied to the charging electrode 103 (the deflection voltage applied to the deflection electrodes 105a and 105b is fixed), the charge amount of the ink droplet 104 can be changed to change the printing position. According to the above document describing the device configuration, the length of the deflection electrodes 105a and 105b is about 40 mm, the distance between the electrodes is about 4 mm, and the deflection voltage is about 4 kV.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
  However, the apparatus shown in FIGS. 93 and 96 has the following problems.
(1) Crosstalk occurs and the landing position shifts. For example, in FIG. 93, when the foremost ink droplet 104 is charged and collected by the catcher 110, and the second ink droplet from the front is directly charged and applied to the paper 108 without being charged, the second ink droplet is also small. Is induced and deflected in the direction of the first charging electrode by the electric field formed between the first and second charging electrodes (deflection electrodes) 109, and the landing point on the paper 108 is deviated.
(2) In order to reduce crosstalk, the interval between the charging electrodes 109 must be widened, and it is difficult to increase the density. (In the above-mentioned draft collection, there is a description of the thickness (length in the vertical direction) of the charging electrode, but there is no description regarding the width of the depth and the interval between the adjacent electrodes. (By analogy with the point being 0.6 mm and FIG. 93, the pitch of the charging electrodes 109 is considered to be about the same as the thickness.)
(3) Since a high voltage cannot be applied to reduce crosstalk, the deflection distance is short and unstable. In a normal electrostatic IJ type apparatus, a deflection electrode is provided in addition to the charging electrode, and a high voltage (several kV) is applied to the deflection electrode. Therefore, the deflection distance is several mm, and the paper is sufficiently reliable. Ink droplets going to and from recovered ink droplets can be separated.
[0009]
  In particular, in the apparatus of FIG. 96 described above, when the dimensions of the deflection electrodes 105a and 105b are large and the voltage is high, it is very difficult to make a line head by closely arranging them. In a line head electrostatic IJ type image forming apparatus (DIJIT printer (trade name) manufactured by Mead) that was actually commercialized, the nozzle pitch was 0.5 mm. The reason why such long deflection electrodes 105a and 105b and a high deflection voltage are required is that the speed of ink droplets is very high (for example, in the above-mentioned document 3 where the apparatus of FIG. 96 is described, it is 20.2 m / sec). This is probably because
[0010]
  Further, the apparatus shown in FIG. 95 has the following problems.
(1) Since there is a limit to reducing the thickness of the deflection electrode, it is difficult to increase the nozzle density. In order to accurately maintain the position of the deflecting electrodes arranged opposite to each other across the flight path of the ink droplet, at least a thickness of 0.1 mm or more is required from the mechanical strength. In addition, the ink droplets are selectively deflected to be divided into image forming ink droplets and recovery target ink droplets, and this deflection distance must be at least 0.1 mm or more. Considering these, the minimum nozzle pitch is estimated to be 0.5 mm, that is, 50 dpi. This is a case where the nozzles are arranged in a straight line, but in the case of staggering, thin deflection electrodes having a length of several millimeters must be arranged in a staggered manner, which is difficult to manufacture and hold.
(2) There are too many dots to be formed with ink droplets ejected from one nozzle hole, and the speed does not increase.
[0011]
  The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to make it possible to increase the number of nozzles with high density as compared with the case where a conventional flat plate-like deflection electrode is used as the ink droplet flight control means. The crosstalk in the control electric field for controlling the charged ink droplets discharged from each nozzle is small, and the deviation of the landing positions of the ink droplets can be reduced.Moreover, charged ink droplets can be deflected with a smaller control voltage.An electrostatic continuous ink jet type image forming method and apparatus therefor are provided.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
  In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is directed to selectively deflecting charged ink droplets flying in one direction in accordance with image information, whereby the charged ink droplets are placed on an image forming object. In an image forming method of selectively attaching and forming an image on the image forming object, the charged ink droplets fly toward a through hole surrounded by an image electrode to which a control voltage according to image information is applied. LetAfter the charged ink droplet flying toward the through hole is decelerated by electrostatic force,The charged ink droplet that attempts to pass through the through hole is selectively deflected.
  In this image forming method, a control electric field for controlling the deflection of the ink droplets is formed inside the through-hole that is less susceptible to electrostatic influence from the surroundings by the image electrode to which the control voltage is applied according to the image information. It is formed. This control electric field selectively deflects charged ink droplets that attempt to pass through the through hole. An image is formed by ink droplets flying toward the image forming object among the charged ink droplets.Moreover, by decelerating the charged ink droplets flying toward the through hole with an electrostatic force, the ink droplets can be deflected with a smaller control voltage.
[0013]
  The invention of claim 2 is the image forming method of claim 1,Of the charged ink droplets that are about to pass through the through hole, the charged ink droplets used for image formation are caused to fly toward the image forming object, and the charged ink droplets not used for image formation areFly in a direction different from the direction toward the image formation targetTo collect in a collection containerIt is characterized by this.
  In this image forming method, by collecting charged ink droplets flying in a direction different from the direction toward the image forming object, the inside of the apparatus is prevented from being contaminated by the ink droplets, and the ink droplets are re-applied. Make it available.
[0014]
  Claim3According to the present invention, in the image forming method according to claim 1, based on image information, the charged ink droplet that passes through the control electric field forming region by the image electrode and flies toward the image forming object is deflected, and the image forming is performed. The attachment position of the charged ink droplet on the object is changed.
  In this image forming method, based on image information, charged ink droplets that pass through the control electric field forming region by the image electrode and fly toward the image forming object are deflected, and the ink droplets on the image forming object are deflected. By changing the adhesion position, a plurality of dots of the image can be formed by ink droplets passing through one control electric field forming region.
[0015]
  The invention of claim 4 comprises ink droplet ejection means for ejecting charged ink droplets from the nozzle holes of the ink container, and ink droplet flight control means for selectively deflecting the charged ink droplets according to image information, In an image forming apparatus that selectively deposits charged ink droplets on an image forming object to form an image on the image forming object, the ink droplet flying control means includes a plurality of through holes surrounded by image electrodes. According to the formed ink droplet flight control member and image informationTrying to pass through the through holeAnd a control voltage applying means for applying a control voltage for selectively deflecting the charged ink droplets to the image electrode.And an ink droplet decelerating means for decelerating the charged ink droplet flying from the ink container toward the through hole by an electrostatic force.It is characterized by this.
  In this image forming apparatus, a control voltage is applied to each image electrode of the ink droplet flight control member in accordance with image information by the control voltage applying means. Control for controlling the deflection of ink droplets inside each through-hole surrounded by the image electrode and less susceptible to electrostatic influence from the image electrode to which this control voltage is applied An electric field is formed. This control electric field selectively deflects charged ink droplets that attempt to pass through each through hole. An image is formed by ink droplets flying toward the image forming object among the charged ink droplets.In addition, since the charged ink droplet flying from the ink container toward the through hole is decelerated by the electrostatic force by the ink droplet decelerating means, the ink droplet can be easily deflected, so that it is necessary to deflect the ink droplet by a predetermined distance. The applied voltage (control voltage) to the image electrode can be lowered.
[0016]
  Claim5The invention of claim4In this image forming apparatus, there is provided an ink droplet collecting means for collecting charged ink droplets flying in a direction different from the direction toward the image forming object.
  In this image forming apparatus, the ink droplet collecting means collects the charged ink droplets flying in a direction different from the direction toward the image forming object, thereby preventing the inside of the apparatus from being contaminated by the ink droplets, and Make ink drops reusable.
[0017]
  Claim6The invention of claim5In the image forming apparatus, the ink droplet collecting means receives and directs the collected ink droplets to the collecting container that receives the collected ink droplets and the charged ink droplets flying in a direction different from the direction toward the image forming target. It is characterized by using an ink droplet collection member.
  In this image forming apparatus, the charged ink droplets flying in a direction different from the direction toward the image forming object are received by the ink droplet recovery member and guided to the recovery container, and the ink droplets are recovered in the recovery container.
[0018]
  Claim7The invention of claim5In the image forming apparatus, the ink droplet collection means is configured using a collection container having a collection port into which charged ink droplets flying in a direction different from the direction toward the image forming object directly enter. Is.
  In this image forming apparatus, charged ink droplets flying in a direction different from the direction toward the image forming object are directly put into the collection port of the collection container and collected in the collection container.
[0019]
  Claim8The invention of claim5In the image forming apparatus, the ink droplet collecting means is configured using the ink container also serving as the collecting container, and the flying direction of the charged ink droplets flying in a direction different from the direction toward the image forming object. Is set so that the ink droplets directly enter the recovery port of the ink container.
  In this image forming apparatus, charged ink droplets flying in a direction different from the direction toward the image forming object are directly put into the ink container that also serves as a collecting container and collected in the ink container.
[0020]
  Claim9The invention of claim6, 7 or 8In the image forming apparatus, acceleration means for accelerating the charged ink droplets toward the recovery container is provided.
  In this image forming apparatus, the collection time of each ink droplet is shortened by accelerating the charged ink droplets directed to the collection container by the accelerating means.
[0021]
  Claim 10The invention of claim9In the image forming apparatus, an airflow generating means for generating an airflow in a direction for accelerating the charged ink droplets directed toward the collection container is provided as the accelerating means.
  In this image forming apparatus, the charged ink droplets directed to the collection container are accelerated by the air flow generated by the air flow generation unit.
[0022]
  Claim 11The invention of claim9In the image forming apparatus, an electric field forming unit for forming an electric field in a direction for accelerating the charged ink droplets traveling toward the collection container is provided as the accelerating unit.
  In this image forming apparatus, the charged ink droplets directed to the collection container are accelerated by the electric field generated by the electric field forming unit.
[0023]
  Claim 12The invention of claim 11In the image forming apparatus, the electric field forming means forms a pair of recovery acceleration electrodes arranged side by side along the flight path of the charged ink droplets toward the recovery container, and an electric field in the direction in which the charged ink droplets are accelerated. And a power source that applies a voltage between the pair of recovery accelerating electrodes.
  In this image forming apparatus, a predetermined voltage is applied from the power source to a pair of recovery acceleration electrodes arranged side by side along the flight path of the charged ink droplets toward the recovery container, and the electric field is directed to accelerate the charged ink droplets. Form.
[0024]
  Claim 13The invention of12. The image forming apparatus according to claim 11, wherein the ink droplet decelerating means isA pair of decelerating electrodes for forming an electric field for decelerating the ink droplet is provided along the flight path of the charged ink droplet from the ink container toward the through hole, and the charged ink droplet flies toward the through hole. Direction and the collection flight direction of charged ink droplets toward the collection container are opposite to each other.TheThe recovery acceleration electrode is also used as the deceleration electrode.
  In this image forming apparatus, an electric field in the direction of decelerating the ink droplet is formed by a pair of decelerating electrodes provided along the flight path of the charged ink droplet from the ink container toward the through hole. The deceleration electrode is also used as a recovery acceleration electrode, and an electric field is formed to accelerate the charged ink droplets toward the recovery container.
[0025]
  Claim 14The invention of claim6, 7 or 8In the image forming apparatus, the flight path of the charged ink droplets collected in the recovery container from the ink container toward the through hole is different from the recovery flight path toward the recovery container.
  In this image forming apparatus, by making the flight path toward the through hole different from the recovery flight path, the ink droplets can be ejected so that a plurality of charged ink droplets are simultaneously present in the flight path. .
[0026]
  Claim 15The invention of claim 14In the image forming apparatus, the image electrode is divided into a plurality of electrodes in a plane direction intersecting with the flying direction from the ink container, and a different voltage is applied to each electrode to discharge from the ink container. The charged ink droplets are caused to fly while shifting in a direction inclined from the initial ejection direction.
  In this image forming apparatus, a different voltage is applied to each electrode of the image electrode divided into a plurality of electrodes in a plane direction intersecting with the flying direction from the ink container. Due to the electric field formed by each electrode, the charged ink droplets discharged from the ink container are caused to fly while shifting in a direction inclined from the initial discharge direction, and the flight path toward the through hole and the recovery flight path are made different. .
[0027]
  Claim 16According to the present invention, an auxiliary electrode for forming an electric field for assisting deflection of the charged ink droplet is provided closer to the nozzle hole of the ink container than the image electrode.4In this image forming apparatus, the auxiliary electrode is divided into a plurality of electrodes in a plane direction intersecting the flying direction from the ink container, and a different voltage is applied to each electrode, whereby the ink container It is characterized in that the charged ink droplets ejected from the nozzle are caused to fly while shifting in a direction inclined from the initial ejection direction.
  In this image forming apparatus, the auxiliary electrode provided at a position closer to the nozzle hole of the ink container than the image electrode is divided into a plurality of electrodes in a plane direction intersecting with the flight direction from the ink container, and each electrode is divided. Apply a different voltage. Due to the electric field formed by each electrode, the charged ink droplets discharged from the ink container are caused to fly while shifting in a direction inclined from the initial discharge direction, and the flight path toward the through hole and the recovery flight path are made different. .
[0028]
  Claim 17According to the present invention, the ink droplet discharge means is constituted by using a charging electrode arranged so as to sandwich an ink droplet to be discharged from a nozzle hole of the ink container.4In this image forming apparatus, the charging electrode is divided into a plurality of electrodes in a plane direction intersecting the flying direction from the ink container, and a different voltage is applied to each electrode, whereby the ink container It is characterized in that the charged ink droplets ejected from the nozzle are caused to fly while shifting in a direction inclined from the initial ejection direction.
  In this image forming apparatus, the charging electrode arranged so as to sandwich the ink droplet to be ejected from the nozzle hole of the ink container is divided into a plurality of electrodes in a surface direction intersecting the flight direction from the ink container, Different voltages are applied to the electrodes. Due to the electric field formed by each electrode, the charged ink droplets discharged from the ink container are caused to fly while shifting in a direction inclined from the initial discharge direction, and the flight path toward the through hole and the recovery flight path are made different. .
[0029]
  Claim 18According to the present invention, the inner peripheral surface of the image electrode has an axisymmetric shape with respect to the central axis of the through hole.4The image forming apparatus is characterized in that the charged ink droplets are incident with a shift from a central axis of the through hole.
  In this image forming apparatus, the charged ink is made incident from the central axis of the through-hole so that an electrostatic force in a direction intersecting the incident direction is applied to the ink droplet. Due to this electrostatic force, the charged ink droplets ejected from the ink container are caused to fly while shifting in a direction inclined from the initial ejection direction, and the flight path toward the through hole and the recovery flight path are made different.
[0030]
  Claim19The invention of claim6In this image forming apparatus, the surface of the ink droplet collection member that contacts the charged ink droplets is subjected to a water repellent treatment.
  In this image forming apparatus, by performing water-repellent treatment on the surface of the ink droplet recovery member that contacts the charged ink droplet, the ink droplet received by the member does not remain attached to the surface of the member. It flows to the collection container along the surface of the member due to its own weight.
[0031]
  Claim 20The invention of claim8In this image forming apparatus, the recovery port of the ink container is formed at a position separated from the nozzle hole of the ink container to such an extent that the ink droplets are not discharged from the recovery port.
  In this image forming apparatus, the recovery port of the ink container is formed at the predetermined position so that the ink droplets are not ejected from the recovery port.
[0032]
  Claim 21According to the present invention, an auxiliary electrode for forming an electric field for assisting deflection of the charged ink droplet is provided at a position closer to the nozzle hole of the ink container than the image electrode, and the recovery container is sandwiched between the auxiliary electrodes. Claims arranged on the opposite side of the image electrode6, 7 or 8In this image forming apparatus, as the auxiliary electrode, a charged ink droplet that flies from the ink container toward the through hole and a charged ink that flies backward toward the collection port of the collection container. One metal plate having a hole through which a droplet passes is used.
  In this image forming apparatus, by forming the two holes in the auxiliary electrode for forming an electric field for assisting the deflection of the charged ink droplet, the flying of the charged ink droplet from the ink container toward the through hole; The auxiliary electrode does not block reverse flight of the charged ink droplets toward the recovery port of the recovery container. By using a single metal plate for the auxiliary electrode, it is possible to manufacture an auxiliary electrode that is inexpensive, accurate, and excellent in mechanical strength.
[0033]
  Claim 22According to the present invention, an auxiliary electrode for forming an electric field for assisting deflection of the charged ink droplet is provided at a position closer to the nozzle hole of the ink container than the image electrode, and the recovery container is sandwiched between the auxiliary electrodes. Claims arranged on the opposite side of the image electrode6, 7 or 8In this image forming apparatus, the shape, arrangement, and applied voltage of the auxiliary electrode are set so that an electric field for accelerating the charged ink droplets to be collected in the collection container in the direction of the nozzle hole of the ink container is not formed. It is characterized by that.
  In this image forming apparatus, the charged ink droplets to be collected in the collecting container are collected by the predetermined setting of the shape, arrangement and applied voltage of the auxiliary electrode for forming the electric field for assisting the deflection of the charged ink droplets. An electric field that accelerates toward the nozzle hole of the ink container is not formed. By suppressing the formation of the acceleration electric field, the ink droplet can be collected at a position away from the nozzle hole of the ink container.
[0034]
  Claim 23According to the present invention, an auxiliary electrode for forming an electric field for assisting deflection of the charged ink droplet is provided at a position closer to the nozzle hole of the ink container than the image electrode, and the recovery container is sandwiched between the auxiliary electrodes. Claims arranged on the opposite side of the image electrode6, 7 or 8In the image forming apparatus, the shape, arrangement, and arrangement of the auxiliary electrode so that an electric field that reduces the speed of the charged ink droplets to be collected in the collection container toward the nozzle hole of the ink container is formed. The applied voltage is set.
  In this image forming apparatus, the shape of the auxiliary electrode for forming an electric field for assisting the deflection of the charged ink droplet, the arrangement, and the predetermined setting of the applied voltage, the charged ink droplet to be collected in the collection container An electric field that reduces the speed in the direction toward the nozzle hole of the ink container is formed. This electric field formation enables the ink droplets to be collected at a position away from the nozzle holes of the ink container.
[0035]
  Claim 24According to the present invention, an auxiliary electrode for forming an electric field for assisting deflection of the charged ink droplet is provided at a position closer to the nozzle hole of the ink container than the image electrode, and the recovery container is sandwiched between the auxiliary electrodes. Claims arranged on the opposite side of the image electrode6, 7 or 8The shape and arrangement of the auxiliary electrode so that an electric field for accelerating the charged ink droplets to be collected in the collection container in a direction opposite to the direction of the nozzle holes of the ink container is formed. And the applied voltage is set.
  In this image forming apparatus, the charged ink droplets to be collected in the collecting container are collected by the predetermined setting of the shape, arrangement and applied voltage of the auxiliary electrode for forming the electric field for assisting the deflection of the charged ink droplets. An electric field that accelerates in the direction opposite to the direction of the nozzle holes of the ink container is formed. This electric field formation enables the ink droplets to be collected at a position away from the nozzle holes of the ink container.
[0036]
  Claim 25The invention of claim6 or 7In the image forming apparatus, among the charged ink droplets ejected from the ink container, the charged ink droplets collected in the collecting container are allowed to travel straightly and fly, and the charged ink droplets collected in the collecting container are The image electrode is provided so as to be deflected in a direction along the surface of the ink droplet flight control member.
  In this image forming apparatus, even when the charged ink droplets attached to the image forming object travel straight ahead and fly, even if the particle size of the ink droplets changes and the flying speed changes, the image forming object The landing point of will not change. The charged ink droplets collected in the collecting container are deflected in a direction along the surface of the ink droplet flying control member, so that the ink droplet flying control member does not block the ink droplets directed to the collecting container. .
[0037]
  Claim 26The invention of claim 25In this image forming apparatus, as the image electrode, a ring-shaped first image electrode arranged so as to surround a through-hole through which charged ink droplets pass, and charging on the upstream side in the ink droplet flight direction of the first image electrode. A second image electrode and a third image electrode arranged to face each other so as to sandwich a through-hole through which the ink droplet passes are provided, and when the charged ink droplet collected in the collection container is flying, A voltage having the same polarity as the charging polarity of the charged ink droplet is applied to the first image electrode and the second image electrode, and a voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the charged ink droplet is applied to the third image electrode. Is applied.
  In this image forming apparatus, when the charged ink droplets collected in the collection container are flying, the same polarity as the charged polarity of the charged ink droplets is applied to the ring-shaped first image electrode and the second image electrode. A voltage is applied, and a voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the charged ink droplet is applied to the third image electrode. The charged ink droplet is deflected in a direction along the surface of the ink droplet flight control member by an electric field formed by each electrode to which a voltage having a predetermined polarity is applied.
[0038]
  Claim 27The invention of claim 25In the image forming apparatus, a pair of recovery electrodes are provided for forming an electric field in a direction in which the charged ink droplets recovered in the recovery container are deflected in a direction along the surface of the ink droplet flight control member. To do.
  In this image forming apparatus, the pair of collection electrodes form an electric field in a direction that deflects the charged ink droplets collected in the collection container in a direction along the surface of the ink droplet flight control member. This electric field accelerates the ink droplets toward the collection container and rotates them more quickly.InTo be able to.
[0039]
  Claim 28The invention of claim 27In the image forming apparatus, the collection electrode is formed on the same member together with the image electrode.
  In this image forming apparatus, by forming the recovery electrode together with the image electrode on the same member, the relative positional accuracy between the electrodes can be improved, and the manufacturing cost of both electrodes can be reduced. .
[0040]
  Claim29The invention of claim 27In the image forming apparatus, a shield electrode is provided between a flight path of the charged ink droplets that have passed through the control electric field forming region by the image electrode toward the image forming target and the recovery electrode. It is.
  In this image forming apparatus, by providing a shield electrode at the predetermined position, a charged ink droplet in which an electric field formed by the recovery electrode passes through a control electric field forming region by the image electrode and faces an image forming object. Do not act on.
[0041]
  Claim 30The invention of claim4In the image forming apparatus, an auxiliary electrode disposed so as to surround the through-hole and a power source for applying a voltage for forming an electric field for assisting deflection of the charged ink droplet to the auxiliary electrode are provided. It is what.
  In this image forming apparatus, deflection of charged ink droplets by the image electrode is assisted by applying the predetermined voltage to the auxiliary electrode arranged so as to surround the through hole. With the assistance of this deflection, the ink droplets can be easily deflected, so that the voltage (control voltage) applied to the image electrode required to deflect the ink droplets by a predetermined distance can be lowered. Even when the speed of the charged ink droplets ejected from the ink container is high, the ink droplets can be stably deflected according to the image information.
[0042]
  Claim 31The invention of claim 30In the image forming apparatus, the auxiliary electrode is formed on the same member together with the image electrode.
  In this image forming apparatus, by forming the auxiliary electrode together with the image electrode on the same member, the relative positional accuracy between the two electrodes can be improved, and the manufacturing cost of both electrodes can be reduced. .
[0043]
  Claim 32In the invention, the auxiliary electrode is provided closer to the nozzle hole of the ink container than the image electrode.0In the image forming apparatus, an electric field for accelerating the ink droplet is not formed in a flight path until the charged ink droplet discharged from the ink container reaches a control electric field forming region formed by the image electrode. Thus, the shape, arrangement and applied voltage of the auxiliary electrode are set.
  In this image forming apparatus, the charging ink droplet ejected from the ink container flies until reaching the control electric field forming region formed by the image electrode by the predetermined setting of the shape, arrangement and applied voltage of the auxiliary electrode. In the path, an electric field directed to accelerate the ink droplet is not formed. By suppressing the formation of the acceleration electric field, the ink droplet can be easily deflected, so that the voltage applied to the image electrode (control voltage) required for deflecting the ink droplet by a predetermined distance can be lowered. Even when the speed of the charged ink droplets ejected from the ink container is high, the ink droplets can be stably deflected according to the image information.
[0044]
  Claim 33The invention of claim4In the image forming apparatus, an electric field forming unit for forming an electric field in a direction for decelerating the charged ink droplet toward the through hole is provided as the ink droplet decelerating unit.
  In this image forming apparatus, the charged ink droplets directed to the through hole are decelerated by the electric field formed by the electric field forming unit and easily controlled, so that the ink droplets can be decelerated more accurately.
[0045]
  Claim 34The invention of claim 33In the image forming apparatus, a pair of deceleration electrodes provided with the electric field forming means arranged along the flight path of the charged ink droplets toward the through hole, and an electric field for decelerating the charged ink droplets are formed. It is characterized by using a power source that applies a voltage between the pair of deceleration electrodes.
  In this image forming apparatus, the charged ink droplets traveling toward the through holes are decelerated by an electric field formed by the pair of ring-shaped deceleration electrodes arranged along the flight path of the charged ink droplets traveling toward the through holes.
[0046]
  Claim 35In the invention, the ink droplet discharge means is configured using a charging electrode arranged so as to sandwich an ink droplet to be discharged from a nozzle hole of the ink container.4In this image forming apparatus, the charging electrode is also used as a deceleration electrode close to the nozzle hole of the ink container among the pair of deceleration electrodes.
  In this image forming apparatus, since the charging electrode is also used as a deceleration electrode close to the ink droplet nozzle hole of the ink container among the pair of deceleration electrodes, the configuration of the apparatus is simplified.
[0047]
  Claim 36According to the present invention, an auxiliary electrode for forming an electric field for assisting the deflection of the charged ink droplet is provided closer to the nozzle hole of the ink container than the image electrode.4In this image forming apparatus, the auxiliary electrode is also used as a deceleration electrode close to the image electrode among the pair of deceleration electrodes.
  In this image forming apparatus, since the auxiliary electrode is also used as a deceleration electrode close to the image electrode among the pair of deceleration electrodes, the configuration of the apparatus is simplified.
[0048]
  Claim37The invention of claim 34In this image forming apparatus, the image electrode is also used as a deceleration electrode close to the image forming object among the pair of deceleration electrodes.
  In this image forming apparatus, since the image electrode is also used as a deceleration electrode close to the image forming object among the pair of deceleration electrodes, the configuration of the apparatus is simplified.
[0049]
  Claim38The invention of claim4In the image forming apparatus, a counter electrode disposed at a position facing the image forming object from a side opposite to the image electrode, and a voltage having a polarity opposite to the charged polarity of the charged ink droplet is applied to the counter electrode. The power supply to apply is provided.
  In this image forming apparatus, the electric field formed by the counter electrode to which a voltage opposite in polarity to the charged polarity of the charged ink droplet is applied, passes through the control electric field forming region by the image electrode, and is charged toward the image forming object. Accelerate ink drops. The speed of image formation can be increased by the acceleration of the ink droplets.
[0050]
  Claim39The invention of claim4In the image forming apparatus, a pair of deflection electrodes disposed so as to sandwich the flying path of the ink droplet at a position that does not hinder the flying of the charged ink droplet between the image electrode and the image forming object, and the image And a power source for applying a voltage to the deflection electrode to form an electric field in a direction for deflecting the ink droplet attached to the object to be formed.
  In this image forming apparatus, the charged ink droplets that pass through the control electric field forming region by the image electrode and are directed toward the image forming object are deflected by the electric field formed by the pair of deflection electrodes to which the predetermined voltage is applied. By the deflection of the ink droplets, a plurality of dots of the image can be formed by the ink droplets passing through one control electric field forming region.
[0051]
  Claim 40The invention of claim39In this image forming apparatus, the intensity of the control electric field by the image electrode is made stronger than the intensity of the deflection electric field by the deflection electrode.
  In this image forming apparatus, the intensity of the control electric field by the image electrode is made stronger than the intensity of the deflection electric field by the deflection electrode, so that the influence of the deflection electric field on the selective deflection of the charged ink droplet by the control electric field is reduced. Make it smaller.
[0052]
  Claim 41The invention of claim39In the image forming apparatus, one of the pair of deflection electrodes is grounded, and a voltage having a polarity opposite to the charged polarity of the charged ink droplet is applied to the other.
  In this image forming apparatus, since the voltage is applied only to one of the pair of deflection electrodes, it is easy to control the applied voltage for forming the plurality of dots.
[0053]
  Claim 42The invention of claim39In this image forming apparatus, the deflection electrode is formed on the same member together with the image electrode.
  In this image forming apparatus, by forming the deflection electrode together with the image electrode on the same member, the relative positional accuracy between the two electrodes can be improved and the manufacturing cost of both electrodes can be reduced. .
[0054]
  Claim 43The invention of claim4In the image forming apparatus, shield electrodes are provided on the ink container side and the image forming object side of the image electrode.
  In this image forming apparatus, the shielded electrode provided on the ink container side and the image forming object side of the image electrode shields the charged ink droplets flying in advance through the control electric field forming region by the image electrode. The voltage applied to the image electrode can be switched immediately after the charging, or immediately before the subsequent charged ink droplet enters the control electric field forming region. Accordingly, the discharge interval of the charged ink droplets can be shortened to increase the image forming speed.
[0055]
  Claim 44According to the present invention, the shield electrode is grounded, and a pair of image electrodes disposed so as to face each other with the through hole interposed therebetween are used as the image electrode.3In the image forming apparatus, one of the pair of image electrodes is grounded, and a voltage having the same polarity as the charged polarity of the charged ink droplet is applied to the other.
  In this image forming apparatus, since the charged ink droplet is deflected in the direction of the grounded image electrode having the same potential as the shield electrode of the pair of image electrodes, the ink droplet adheres to the image electrode and the image electrode And the shield electrode are in an electrically conductive state, excess current does not flow. Therefore, the danger that the electric circuit for applying to each said electrode will be destroyed decreases.
[0056]
  Claim 45The invention of claim 43In this image forming apparatus, the shield electrode is formed on the same member together with the image electrode.
  In this image forming apparatus, by forming the shield electrode together with the image electrode on the same member, the relative positional accuracy between the electrodes can be improved, and the manufacturing cost of both electrodes can be reduced. .
[0057]
  Claim46The invention of claim4In the image forming apparatus, a converging electrode for forming an electric field for converging the charged ink droplet into the through-hole is provided so as to surround a flight path of the charged ink droplet from the ink container toward the through-hole. It is characterized by.
  In this image forming apparatus, the charged ink droplet is converged in the through hole by an electric field formed by a converging electrode provided so as to surround the flight path of the charged ink droplet from the nozzle hole of the ink container toward the through hole. . Even when the ejection angle of the ink droplets ejected from the ink container varies due to the convergence of the ink droplets, the ink droplets are reliably incident on the through-holes, and the ink droplets are selectively selected according to image information. Can be reliably performed.
[0058]
  Claim47The invention of claim46In the image forming apparatus, the inner diameter of the focusing electrode is larger than the inner diameter of the image electrode.
  In this image forming apparatus, since the inner diameter of the converging electrode is larger than the inner diameter of the image electrode, the adjustment range of variation in the ejection direction of the ink droplets is widened.
[0059]
  Claim48According to the present invention, a grounded shield electrode is provided on the converging electrode side of the image electrode.46The image forming apparatus is characterized in that the focusing electrode is grounded.
  In this image forming apparatus, by grounding the converging electrode, an unnecessary electric field is not formed between the image electrode and the shield electrode provided on the converging electrode side, and charged ink directed toward the through hole is formed. Drop flying is stable.
[0060]
  Claim49According to the present invention, the ink droplet discharge means is configured using a charging electrode arranged so as to sandwich an ink droplet to be discharged from a nozzle hole of the ink container.46In this image forming apparatus, the charged ink droplets ejected from the nozzle holes of the ink container reach a predetermined position on the image forming object and adhere to the image forming object. A potential difference is formed.
  In this image forming apparatus, by forming the predetermined potential difference between the charging electrode and the focusing electrode, the charged ink droplets discharged from the ink container reach a predetermined position on the image forming object. Adhere to.
[0061]
  Claim 50The invention of claimAny of 4 to 49In the image forming apparatus, at least one of the electrodes is formed on a flexible printed circuit (FPC) member.
  In this image forming apparatus, at least one of the electrodes is formed on a flexible printed circuit (FPC) member that facilitates alignment of the electrode pattern and is inexpensive.
[0062]
  The image forming objects in the inventions of the above claims include not only a recording medium such as paper but also an intermediate transfer member that temporarily carries an image to be transferred to the recording medium.
  In the invention of each claim, the speed of the charged ink droplet when passing through the control electric field forming region formed by the image electrode is preferably 2 m / sec or less.
[0063]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings..
  FIG.Reference examples to which the present invention is applicable1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to FIG. Although only one nozzle hole is shown in FIG. 1, the actual apparatus has a multi-nozzle structure in which a plurality of nozzle holes are formed in a line shape.
[0064]
  The apparatus includes an ink container 10, a charging electrode 20, a plate-like ink droplet flight control member 30 as ink droplet flight control means, and a counter electrode 40. A grounded base electrode 11 that is also used as a casing is provided on the upper surface of the ink container 10 in which ink 50 as a liquid image forming substance is accommodated. In the base electrode 11, nozzle holes 12 having a predetermined diameter are formed in a line shape at a predetermined pitch. Further, the ink container 10 is provided with ejection means (not shown) for ejecting ink droplets from the nozzle holes 12. This discharge means can be configured to use a piezo method using a piezoelectric (piezo) element, a bubble method, an electrostatic pressure method, an electrostatic suction method, or the like. In addition to these methods, “TRAVELING WAVE DROP GENERATOR FOR MULTI-NOZZLE CONTINUOUS INK JET” (in 1989, “THE FIFTH INTERNATIONAL CONGRESS ON ADVANCES IN NON-IMPACT PRINTING TECHNOLOGIES” Hereinafter, a Traveling Wave Drop Generator (TWDG) method used in “Conventional Technology B”), a spray method (see WO95 / 15822, PCT / GB94 / 02692), or the like can also be used.
[0065]
  The charging electrode 20 is formed by forming a plurality of holes 21 having a diameter of 0.1 to 1.0 mm corresponding to the nozzle holes 12 in a metal plate having a thickness of 0.1 to 1 mm. The hole 21 is formed so as to surround a portion where the tip of the ink column 51 discharged from each nozzle hole 12 of the ink container 10 is cut and an ink droplet 52 is formed. A voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the charged ink droplet 52 is applied to the charging electrode 20 from a power source (not shown). The charging electrode 20 to which this voltage is applied induces electrostatic charge in the ink column 51 ejected from the ink container 10, and the charge remains in the ink droplets cut from the ink column 51. Ink droplets 52 are formed. The plate thickness of the charging electrode 20 is determined by the position at which the ink column 51 extending from the nozzle hole 12 is cut, and the diameter of the hole 12 is determined by the amount of charge applied to the ink droplet 52 and the potential difference between the ink droplet and the charging electrode. . For example, when a charge amount of −9 μC / g is applied to an ink droplet having a diameter of 30 μm, if the potential difference between the conductive ink column 51 and the charging electrode is 60 V, the diameter becomes 100 μm.
  As the charging electrode 20, the presentapparatusInstead of such a metal plate, a ring-shaped electrode that is usually used in a nozzle head having a single nozzle hole may be used. As a method of charging ink droplets,apparatusInstead of the method using electrostatic induction as described above, another conventionally known charging method may be used.
[0066]
  The ejection means, the charging electrode 21 and the like constitute ink droplet ejection means for ejecting charged ink droplets 52 from the nozzle holes 12 of the ink container 10. By this ink droplet ejection means, charged ink droplets 52 are simultaneously ejected from the plurality of nozzle holes 12 of the ink container 10.
[0067]
  2A and 2B are a transverse sectional view and a longitudinal sectional view of the ink droplet flight control member 30, respectively. In the figure, the lead electrode is omitted. As the ink droplet flight control member 30, copper foil of about 10 to 20 μm is pasted on both sides of a resin film (for example, polyimide film) 34 having a thickness of about 50 μm, and the pattern of the ring-shaped image electrode 31 on the front and the back is the same. A flexible printed circuit (FPC) member prepared by etching the pattern of the ring-shaped auxiliary electrode 32 after exposure was used. A through-hole 33 corresponding to each nozzle hole 12 is formed in the center of the image electrode 31 and the auxiliary electrode 32 of the ink droplet flight control member 30 so that the charged ink droplet 52 from the nozzle hole 12 can pass through. The In addition, you may give resin coating to the surface in which the pattern of each said electrode was formed as needed.
  The ring-shaped image electrode 31 of the ink droplet flight control member 30 mainly forms a control electric field for selectively deflecting the charged ink droplet 52 according to the image information, and the control changes according to the image information. A voltage is applied. The ring-shaped auxiliary electrode 32 forms an electric field for assisting the deflection of the charged ink droplet 52, and a constant voltage is applied thereto.
[0068]
  The counter electrode 40 is composed of a conductive sucker that sucks and holds the paper 53 as an image forming object, and a voltage having a polarity opposite to the charged polarity of the charged ink droplet 52 is applied from a power source (not shown).
[0069]
  Also,Main packageThe particle size of the ink droplet is set so that the charged ink droplet 52 flying from the ink container 10 toward the ink droplet flight control member 30 is decelerated by air resistance, and the charged ink droplet 52 is deflected with a low control voltage. I can do it. In order to decelerate with air resistance in this way, it is preferable to set the particle size of the ink droplets to 5 μm or less.
[0070]
  Further, the particle diameter, charge amount and initial velocity of ink droplets formed by various methods are generally 30 to 90 μm, 3 to 15 μC / g and 5 to 20 m / sec, respectively. In the simulation of this embodiment, the particle diameter of the charged ink droplet 52, the absolute value of the charge amount, and the initial velocity were set within the ranges of 5 to 60 μm, 3 to 15 μC / g, and 5 to 20 m / sec, respectively. In the simulation after the second embodiment, it is assumed that the particle diameter of the charged ink droplet 52 is 30 μm, the charge amount is −9 μC / g, and the initial velocity is about 5 m / sec.
[0071]
  Then bookapparatusA more specific configuration example will be described together with simulation results. In the simulation shown below, a particle having a radius r (m), mass m (g), and charge amount q / m (μC / g) is calculated by a numerical calculation based on the difference method. , Y0 (m) at the X-direction velocity Vx0 (m / sec) and the Y-direction velocity Vy0 (m / sec), the X, Y-direction component Fx of the sum of the seven forces acting on this particle Using Fy, the equation of motion represented by the following equation was solved to obtain a new position and velocity after dt (sec).
[Expression 1]
Fx = m ・ αx
Fy ＝ m ・ αy
x = x0 + Vx0 · dt + (1/2) αx · (dt)2
y = y0 + Vy0 · dt + (1/2) αy · (dt)2
Vx = Vx0 + αx ・ dt
Vy ＝ Vy0 + αy ・ dt
[0072]
  The following seven types of forces are considered in the simulation.
  (i) An electrostatic force due to an electric field formed by the voltage applied to the electrode at the position of the target particle.
  (ii) Image force based on the charge of the target particle.
  (iii) Electrostatic attraction and electrostatic repulsion with charged particles around target particles.
  (iv) gravity.
  (v) Viscous resistance (air resistance).
  (vi) Adhesive force with the electrode (van der Waals force).
  (vii) Repulsive force when colliding with electrode or other toner.
[0073]
  In the configuration shown in FIG. 1, for example, when the ink droplet 52 having a particle diameter of 30 μm is vertically launched at an initial velocity of 5 m / sec, the ink droplet velocity change is simulated, and the height of the nozzle hole 12 is about 12 mm. The speed becomes zero. In this configuration example, as will be described later, the ink droplet 52 is controlled to enter the through hole 33 having a diameter of about 100 μm of the ink droplet flight control member 30. There is a possibility that it cannot be incident on 33 properly. For example, if the discharge angle from the nozzle hole 12 is tilted by 1 degree, it will be displaced by 200 μm in the lateral direction 12 mm away from the through hole 33. On the other hand, when the maximum speed is 1 mm, the lateral displacement can be suppressed to 17 μm, so that an ink droplet with a diameter of 30 μm can be incident in the through-hole 33 with a diameter of 100 μm even if it is displaced to the left or right. .
[0074]
  FIG. 3 shows a simulation result of obtaining the highest point by changing the particle size and initial velocity of the ink droplet. Symbols “×”, “▲”, “■”, and “♦” in FIG. 3 indicate data when the initial speed is 20 m / sec, 15 m / sec, 10 m / sec, and 5 m / sec, respectively. As can be seen from FIG. 3, when the particle size is 5 μm and the initial velocity is 15 m / sec or less, the highest point of the ink droplet is 1 mm or less.
[0075]
  So bookapparatusThen, as shown in FIG. 1, an ink droplet flight control member 30 having an image electrode 31 and an auxiliary electrode 32 is disposed at a position 0.3 mm above the nozzle hole 12, and is further opposed to a position 0.4 mm above that. A paper 53 supported by the electrode 40 is disposed. 0V was applied to the auxiliary electrode 32, and + 600V was applied to the counter electrode. Then, by applying −100 V to the image electrode, an ink droplet having a particle diameter of 5 μm charged to −9 μC / g by the charging electrode 20 and ejected at an initial speed of 5 m / sec is passed through the through hole 33 of the ink droplet flight control member 30. It is reversed and pushed back to the lower side of the member 30. 4A to 4O show simulation results in which the charged ink droplet 52 moves in a reverse direction.
  Further, by applying the same 0 V as the auxiliary electrode 32 to the image electrode 31, the charged ink droplet 52 passes through the through hole 33 of the ink droplet flight control member 30, and the charged ink droplet 52 is attached to the paper 53. An image could be formed on the paper 53. 5A to 5O show simulation results in which the charged ink droplet 52 passes through the through hole 33 and adheres to the paper 3. FIG.
  In this configuration example, the ink droplet flight control member 30 is affixed with a copper foil having a thickness of 17 μm (20 μm in the simulation) on both sides of a polyimide film having a thickness of 50 μm. A pattern of the auxiliary electrode 32 was formed on the back by etching after exposure. Also, the time step between the minute diagrams of the simulations of FIGS. 4 and 5 is 50 μsec, and FIGS. 1, 4 and 5 are upside down.
[0076]
  more than,Main pictureAccording to the image forming apparatus, the deflection of the charged ink droplet 52 is controlled inside the through-hole 33 that is surrounded by the image electrode 31 of the ink droplet flight control member 30 and is less susceptible to electrostatic influence from the surroundings. Therefore, even if the through holes are arranged close to each other, the crosstalk in the control electric field for controlling the charged ink droplets discharged from the nozzles is reduced. Accordingly, as compared with the case where ink droplets are deflected using a conventional flat-shaped deflection electrode, it is easy to increase the number of nozzles with high density, and the deviation of the landing positions of ink droplets due to the crosstalk is reduced. can do.
  Also,Main pictureAccording to the image forming apparatus, by setting the particle size of the charged ink droplets 52 to a predetermined value or less, the charged ink droplets 52 flying in the forward direction from the ink container 10 toward the ink droplet flight control member 30 are decelerated by air resistance. Thus, the voltage (control voltage) applied to the image electrode 31 necessary for deflecting the charged ink droplet 52 by a predetermined distance can be lowered. Moreover, even when the initial velocity of the charged ink droplets 52 ejected from the ink container 10 is high, the ink droplets 52 can be stably deflected according to the image information.
[0077]
[Embodiment1]
  In the image forming apparatus of FIG. 1, the ink droplets to be collected that have not been used for image formation and are pushed back from the ink droplet flight control member 30 are collected by, for example, sending air to an ink container. Can be considered. When an airflow generating device is provided as a decelerating means that decelerates ink droplets ejected from the nozzle hole 12 at high speed by the counter-current (airflow), the counter-current (airflow) becomes the recovery wind as it is, which is very convenient. However, the wind is unstable and is not so desirable because it changes from place to place or from time to time. Although it is possible to wait for the ink droplets ejected upward to return only by gravity, since the air resistance is large, it takes a very long time and the image forming speed (recording speed) does not increase. Even if the particle size of the ink droplet is increased to 60 μm in order to reduce the contribution of air resistance, the time required for returning is still very long, 0.66 sec. Since the contribution of gravity is very small, almost the same result can be obtained when discharging in the horizontal direction and decelerating only by air resistance. As described above, it is theoretically possible but practically difficult to collect ink droplets by decelerating with air resistance, gravity, or wind. It is preferable to recover by applying a more accurate and strong force to the ink droplet.
[0078]
  Therefore, in the image forming apparatus according to the present embodiment, the electrostatic force generated by the electric field formed by the deceleration electrode is used to decelerate the charged ink droplet 52 that travels in the forward direction from the ink container 10 toward the ink droplet ejection control member 30; The configuration is such that the charged ink droplet 52 flying in the reverse (return) direction from the ink droplet flight control member 30 is accelerated.
[0079]
  FIG.11 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to an embodiment. Note that in FIG.DrawingThe same parts as those in the apparatus shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the configuration and function thereof are also the same. Also, aboveFIG.The effect similar to that of the apparatus is also omitted.
  In the apparatus of FIG. 6, 0.5 mm between the charging electrode member 23 made of FPC having the ring-shaped charging electrode 22 and the ink droplet flight control member 30 above the base electrode 11 of the ink container 10. Are provided with deceleration electrode members 60A and 60B made of a pair of FPCs having deceleration electrodes 61A and 61B, respectively. Then, the deceleration electrode 61B is grounded, + 1350V is applied to the deceleration electrode 61A, and the speed of the charged ink droplet 52 discharged at an initial speed of 5 m / sec is set to −9 μC / g and the particle size of 30 μm is controlled. Before entering the through hole 33 of the member 30, the speed was reduced to about 1.4 m / sec. And aboveDevice of FIG.Similarly, by applying −100 V to the image electrode 31, the ink droplet 52 can be reversed and collected, while by applying 0 V to the image electrode 31, the paper passes through the through-hole 33 and passes through the paper. 53 was able to form an image. The charged ink droplet 52 that is inverted by the control electric field formed by the image electrode 31 and comes out from the through hole 33 is accelerated in the reverse direction formed between the deceleration electrodes 61A and 61B that are also used as recovery acceleration electrodes. It was accelerated by the electric field and returned to the ink container 10. The time required for collecting the ink droplets is about 150 μsec from when the charged ink droplet 52 is discharged from the nozzle hole 12 until it reaches the through hole 33 of the ink droplet flight control member 30, and enters the through hole 33. It took about 200 μsec until it came out, and about 150 μsec from exiting the through hole 33 to returning to the ink container 10, for a total of about 500 μsec. If the resolution of the image is 300 dpi, one dot (one line) can be drawn in 500 μsec, so the printing speed is about 17 ppm.
[0080]
  The ink droplets 52 collected in the ink container 10 are collected directly in the ink container 10 after a flight of 0.5 msec in time and about 1 mm in distance, so that they are hardly contaminated in the air. In addition, a recovery device composed of a garter, a pipe, a motor, a filter and the like is not necessary. Further, since only one ink droplet 52 exists in the air with respect to one nozzle hole 12, there is no mutual interference between the ink droplets. Of course, interference between adjacent dots can be considered, but if the image electrodes 31 and the nozzle holes 12 are arranged in a staggered manner as shown in FIG. 7, the interval between adjacent ink droplets becomes 200 to 300 μm and mutual interference occurs. Absent. FIG. 7 shows an example in which the image electrodes 31 having an inner diameter φ = about 160 μm are arranged in a staggered manner with a width W = about 2 mm and a pitch P = 84.5 μm (corresponding to a resolution of 300 dpi).
[0081]
[Embodiment2]
  FIG.21 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to an embodiment. In addition, in FIG.DrawingParts similar to those of the apparatus shown in FIG. 1 and FIG. 6 are denoted by the same reference numerals, and their configurations and functions are also the same. Also, aboveFIG.The effect similar to that of the apparatus is also omitted.
[0082]
  In the apparatus of FIG. 8, the deceleration electrodes 61A and 61B are omitted, the distance between the charging electrode member 23 and the ink droplet flight control member 30 is reduced to 0.500 mm, and the charging electrode 22 of the charging electrode member 23 is replaced with the deceleration electrode of FIG. The auxiliary electrode 32 is also used as the deceleration electrode 61B. Similar results were obtained by applying +1350 V to the charging electrode 22, +600 V to the counter electrode 40, 0 V to the auxiliary electrode 32, and 0 V and −100 V to the image electrode 31 according to image information.
  FIGS. 9A to 9O and FIGS. 10A to 10O show an operation mode for forming an image on the paper 53 (hereinafter referred to as “image formation mode”) and a charged ink droplet 52 in an ink container, respectively. 10 is a simulation result showing how ink droplets 52 fly in an operation mode (hereinafter referred to as “collection mode”). The simulation of each figure is performed from the place where the charged ink droplet 52 comes out of the charged region by the charging electrode 22.
[0083]
  Further, in this embodiment, in order to keep the charge amount of the charged ink droplet 52 at the same amount, the inner diameter of the charging electrode 22 is set to the above-mentioned first number.1The electric capacity between the charging electrode 22 and the ink column 51 is reduced by expanding the embodiment. Further, +600 V applied to the counter electrode 40 is not essential. Since the charged ink droplet 52 for image formation has a speed of 1.5 m / sec when entering the through hole 33 of the ink droplet flight control member 30, the applied voltage to the counter electrode 40 is accelerated as it is to 0V. Even if it flows, the arrival time to the paper 53 is only slightly delayed (450 μsec becomes 700 μsec) as shown in the simulation result of FIG.
[0084]
  In this embodiment, when the common ground electrode is disposed on the back side of the polyimide film (lower side in FIG. 8) and the ring-shaped image electrode is disposed on the front side, the image electrodes 31 are staggered as shown in FIG. It can be easily arranged and densified. Further, as shown in an embodiment described later, when the image electrode is arranged on the back side and the half-moon-shaped deflection electrode is arranged on the front side, the density can be similarly increased by the staggered arrangement.
[0085]
[Embodiment3]
  FIG.31 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to an embodiment. Note that in FIG.DrawingParts similar to those of the apparatus shown in FIG. 1 and FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and their configurations and functions are also the same. Also, aboveFIG.The effect similar to that of the apparatus is also omitted.
[0086]
  In the apparatus of FIG. 12, the auxiliary electrode 32 that also serves as the deceleration electrode 61B of the apparatus of FIG. 8 is omitted, and the image electrode 31 is directly opposed to the charging electrode, and + 1400V is applied to the charging electrode 22 and + 600V is applied to the counter electrode 40. By applying 0V / -100V to the image forming apparatus, it was possible to form an image on the paper 53 and collect ink droplets in the same manner as in the apparatus shown in FIG.
  FIGS. 13A to 13O and FIGS. 14A to 14O are simulation results showing how the ink droplets 52 fly in the image forming mode and the recovery mode, respectively. The simulation of each figure is performed from the place where the charged ink droplet 52 comes out of the charged region by the charging electrode 22.
[0087]
[Embodiment4]
  FIG.41 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to an embodiment. Note that in FIG.DrawingParts similar to those of the apparatus shown in FIG. 1 and FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and their configurations and functions are also the same. Also, aboveFIG.The effect similar to that of the apparatus of the embodiment is also omitted.
[0088]
  In the apparatus of FIG. 15, an image electrode 31 is provided on the back side (lower side in the figure) of the ink droplet flight control member 30, and a pair of deflection electrodes 35A and 35B are provided on the front side (upper side in the figure). By changing the applied voltages to the left and right deflection electrodes 35A and 35B to + 30V / −30V and −30V / + 30V, the landing point of the charged ink droplet 52 that has passed through the control electric field forming region by the image electrode 31 is reduced from the center. It was possible to deflect to the left and right sides of 70 μm.
  FIGS. 16 (a) to 16 (o) and FIGS. 17 (a) to 17 (o) are simulation results showing how the ink droplets 52 fly when deflected to the left and right in the figure, respectively. is there.
[0089]
  In the apparatus of this embodiment, when the deflection voltage applied to the deflection electrodes 35A and 35B is lowered to deflect about 42 μm by one dot of 600 dpi, the nozzle hole 12, the through hole 33, the image electrode 31 and the An image of 600 dpi can be printed with the high voltage IC for control, and the number of expensive high voltage ICs can be reduced to 1/3.
[0090]
[Embodiment5]
  1st to 1st above4In the apparatus of this embodiment, the next ink droplet cannot be ejected until the ink droplet 52 ejected from the nozzle hole 12 returns to the nozzle hole 12, and the image forming speed (recording speed) cannot be increased. Therefore, in the apparatus of the present embodiment, the image formation speed is improved by setting the forward path of the ink droplets toward the ink droplet flight control member 30 and the return path where the ink droplets for recovery return to different paths.
[0091]
  Above2In the apparatus of the embodiment (see FIG. 8), when the nozzle hole 12 is shifted 30 μm to the left from the center, as shown in the simulation result of FIG. 18, the nozzle hole 12 once enters the through hole 33 of the ink droplet flight control member 30 and returns. The flight path of the ink droplets to be collected shifted to the right in the figure and landed about 45 μm to the right of the center. The reason why the landing point has shifted in this way is considered to be that the through-hole 33 is accelerated to the right side by receiving an electrostatic force from the left to the center in the drawing. In order to further increase the shift amount, the simulation was performed by dividing the auxiliary electrode 32 into left and right, and applying -50V to the left auxiliary electrode 32A and + 50V to the right auxiliary electrode 32B instead of grounding. As a result, as shown in FIG. 19, the electrostatic force in the right direction of the negatively charged ink droplet 52 entering the through hole 33 increased and landed about 80 μm to the right of the center.
[0092]
  FIG.51 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to an embodiment. Note that in FIG.DrawingParts similar to those of the apparatus shown in FIG. 1 and FIG. 8 are denoted by the same reference numerals, and their configurations and functions are also the same. Also, aboveFIG.The effect similar to that of the apparatus is also omitted.
  In the apparatus of FIG. 20, the nozzle hole 12 is provided so as to be shifted from the center based on the simulation result of FIG. Then, electrodes 32A and 32B divided into two in the left-right direction in the figure were provided as auxiliary electrodes, and voltages of different magnitudes were applied between the two electrodes. Further, since the landing point of the ink container 10 is different from the nozzle hole 12, the recovery hole 13 is provided separately from the nozzle hole 12.
[0093]
  According to the apparatus of this embodiment, the recording interval can be increased by 2.5 times by changing the ejection interval of the ink droplets 52 from 500 μsec to 200 μsec. This 200 μsec is the time from when the preceding ink droplet is ejected from the nozzle hole 12 until it shifts from the through hole 33 in the left-right direction and comes out to the lower side. At this time, the charge amount of the ink droplet is −9 μC / g, the speed of the ink droplet 52 when entering the through hole 33 is 1.3 m / sec, and the interval between the ink droplets at that time is about 260 μm. There is little need to consider the mutual interference between them.
  Instead of shifting by the auxiliary electrodes 32A and 32B, the charging electrode and the deceleration electrode may be divided into left and right to provide a potential difference to shift the flying ink droplets in the same way, so that the forward path and the return path are separated. Moreover, you may shift with a magnetic force, gravity, a wind force, etc. instead of an electrostatic force.
[0094]
[Embodiment6]
  FIG.61 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to an embodiment. Note that in FIG.DrawingParts similar to those of the apparatus shown in FIG. 1 and FIG. 15 are denoted by the same reference numerals, and the configuration and function thereof are also the same, and thus description thereof is omitted. Also, aboveFIG.The effect similar to that of the apparatus is also omitted.
[0095]
  In the apparatus of FIG. 21, as the charging electrode 20, a metal plate having a thickness of 0.1 to 1.0 mm, a hole 20 </ b> A having a diameter of 0.1 to 1.0 mm corresponding to the nozzle hole 12, and a hole corresponding to the recovery hole 13. What formed A0B was used. The plate thickness of the charging electrode 20 is determined by the position where the ink column 51 extending from the nozzle hole 12 is cut, and the hole diameter is determined by the charge amount applied to the ink droplet and the potential difference between the ink and the charging electrode. For example, when a charge amount of −9 μC / g is applied to the ink droplet 52 having a diameter of 30 μm, if the potential difference between the conductive ink column 51 and the charging electrode 20 is 60 V, the diameter becomes 100 μm.
[0096]
  The auxiliary electrode 62 provided separately from the ink droplet flight control member 30 was prepared by opening an inlet hole 62D having a diameter of 0.25 mm and an outlet hole 62E having a diameter of 0.2 mm on a metal plate having a thickness of 0.1 mm. In the case of multiple nozzles, slit-shaped holes may be formed instead of circular holes. For example, a copper foil having a thickness of 17 μm (20 μm in the simulation) is applied to the surface of a polyimide film having a thickness of about 50 μm, the auxiliary electrode pattern is exposed and etched, and is 0.36 mm long and 0.10 mm wide. These slits may be prepared by opening them with a laser (for example, YAG laser) separated by 0.18 mm.
[0097]
  The image electrode 31 and the deflection electrode 35 are integrally provided on the ink droplet flight control member 30 made of FPC, and are divided into image electrodes 31A and 31B and deflection electrodes 35A and 35B in the horizontal direction in the drawing, respectively. The image electrodes 31A and 31B and the deflection electrodes 35A and 35B are each formed by attaching a copper foil having a thickness of 17 μm (20 μm in the following simulation) to both sides of a polyimide film having a thickness of 50 μm, An image electrode pattern was exposed and etched on the back, and a hole having a diameter of 0.10 mm was formed with a laser (for example, YAG laser). Further, as the counter electrode 40, a conductive belt that also serves to transport the paper 53 was used.
[0098]
  The auxiliary electrode 62 was disposed 0.5 mm above the charging electrode 20. The ink droplet flight control member 30 was disposed 0.1 mm above the auxiliary electrode 62, and the counter electrode 40 was disposed 0.4mm above the member. Then, a charged ink droplet 52 having a diameter of 30 μm and a charge amount of −9 μC / g is applied to the right upper direction from a position 0.5 mm to the left of the center of the charging electrode 20 in FIG. Injected at an initial velocity of 1.6 m / sec in the X direction, and then simulated the flight trajectory.
[0099]
  FIG. 22 shows the flying of the charged ink droplet 52 without the deflection electrodes 35A and 35B, when + 1200V is applied to the charging electrode 20, 0V is applied to the auxiliary electrode 62, −200V is applied to the image electrodes 31A and 31B, and + 600V is applied to the counter electrode 40. It is a simulation result of a locus. In the figure, the simulation is performed only after the charged ink droplet 52 is ejected from the charging electrode, and the time interval (one frame) between the divided drawings is 50 μsec. As can be seen from FIG. 22, the charged ink droplet 52 reaches an intermediate point between the charging electrode 20 and the auxiliary electrode 62 after 50 μsec after jumping out from the hole 20A of the charging electrode 20, and approaches the auxiliary electrode 62 after 100 μsec, and 150 μsec. After that, it enters the inlet hole 62D of the auxiliary electrode 62, and after 200 μsec, enters the control electric field forming region formed by the image electrodes 31A and 31B and the auxiliary electrode 62 after passing therethrough. In this region, -200V is applied to the upper image electrodes 31A and 31B, and 0V is applied to the lower auxiliary electrode 62, so that the negative charged ink droplet 52 receives an electrostatic force in the downward direction. Therefore, at this time, it still has a velocity of 1.5 m / sec in the Y direction (upward in the figure), but it is strongly decelerated in the control electric field, and further reverses and has a velocity in the -Y direction. It becomes like this. The velocity component in the X direction (right direction in the figure) does not change more than the initial velocity of 1.6 m / sec.
  After 250 μsec after jumping out from the hole 20 A of the charging electrode 20, the ink droplet flying control member 30 is approached, and after 300 μsec, it comes directly below the through hole 33 of the member 30. However, the speed in the Y direction becomes almost 0 m / sec here, the rearward direction is changed to the lower right, and after 450 μsec, it enters the outlet hole 62E of the auxiliary electrode 62, exits here after 500 μsec, and then is accelerated to 650 μsec. Later, it is landed on the charging electrode 20. The speed in the Y direction at the time of landing is -4.8 m / sec.
  Since the distance between the point jumping out from the charging electrode 20 and the point returning to the charging electrode 20 is 1.0 mm, a hole 20B is opened at the landing point of the charging electrode 20 to pass the ink droplet 52 to be collected, and the nozzle The ink can be returned to the recovery port 13 of the ink container 10 sufficiently away from the hole 12. It is also easy to obtain a distance of 1.00 mm or more by changing the discharge angle, initial velocity, and the like.
[0100]
  FIG. 23 shows a simulation result obtained by changing the voltage applied to the right image electrode 31A from the pair of image electrodes in FIG. 22 from −200V to −50V. Other conditions are the same as in FIG. As can be seen from FIG. 23, until 200 μsec after passing through the auxiliary electrode 62, the flight path of the ink droplet 52 is not different from that in FIG. 22, but the control electric field surrounded by the auxiliary electrode 62 and the image electrodes 31A and 31B is as shown in FIG. Unlike the case, the deceleration electric field in the region formed by the image electrode 31A and the auxiliary electrode 62 is weak. Therefore, even after 300 μsec, it has a velocity of 0.7 m / sec in the Y direction, passes through the through hole 33 and is accelerated in the Y direction by the electric field between the ink droplet flight control member 30 and the counter electrode 40, and after 500 μsec. Land on the paper on the counter electrode 40.
[0101]
  FIG. 24 shows a simulation result obtained by adding the deflection electrodes 35A and 35B, applying -200V to the image electrodes 31A and 31B, and applying 0V to the deflection electrodes 35A and 35B. Other conditions are the same as in FIG. In this case, the flight path of the charged ink droplet 52 is almost the same as that in FIG. 22 without the deflection electrode, and landed at a point 1.0 mm to the right of the jump point.
[0102]
  FIG. 25 shows a simulation result obtained by changing the voltage applied to the right image electrode 31A from −200V to −50V while the applied voltage to the deflection electrodes 35A and 35B is kept at 0V. Other conditions are the same as in FIG. In this case, as in FIG. 23, the ink droplet 52 passes through the through hole 33 and lands on the paper on the counter electrode 40.
[0103]
  FIG. 26 shows simulation results obtained by changing the applied voltage to the deflection electrode 35A (left side in the figure) to + 30V and changing the applied voltage to the deflection electrode 35B (right side in the figure) to −30V. Other conditions are the same as those in FIG. In this case, an electrostatic force acts on the charged ink droplet 52 charged in the negative polarity in the through hole 33 between the deflection electrodes 35A and 35B in the left direction in the figure, so that the flight path of the ink droplet 52 is slightly leftward. shift. As a result, the landing point on the counter electrode 40 is also shifted to the left by about 60 μm.
[0104]
  FIG. 27 shows a simulation result obtained by changing the applied voltage to the deflection electrode 35A (left side in the figure) to −30V and changing the applied voltage to the deflection electrode 35B (right side in the figure) to + 30V. Other conditions are the same as those in FIG. In this case, an electrostatic force acts on the charged ink droplet 52 charged negatively in the through-hole 33 between the deflection electrodes 35A and 35B in the right direction in the figure, so the flight path of the ink droplet 52 is slightly on the right side. shift. As a result, the landing point on the counter electrode 40 is also shifted to the right by about 60 μm.
[0105]
  Since the shift amount of the ink droplet 52 can be adjusted by the voltage applied to the deflection electrodes 35A and 35B, for example, it is adjusted so as to form four adjacent dots with one nozzle hole and a pair of image electrodes. For example, a print of 600 dpi can be obtained with a number of image electrodes equivalent to 150 dpi and a high voltage IC for control. As a result, the amount of expensive high-voltage IC used can be reduced to ¼, and a high-resolution 600 dpi print can be obtained with a rough image electrode array of 150 dpi.
[0106]
[Embodiment7]
  Above6In the apparatus of this embodiment, as shown in the simulation results of FIGS. 22 and 23, the through hole 33 sandwiched between the image electrodes 31 </ b> A and 31 </ b> B from the recovery flight path that returns the flight path of the charged ink droplet 52 to the ink container 10. In order to switch to a flight path that passes through and is directed to the recording paper, it is necessary to change the applied voltage of the image electrode 31A (left side in the figure) from −200V to −50V by 150V. The high-voltage IC that can change 150V is very expensive, and if this can be controlled by a general-purpose 24V IC, the cost will be greatly reduced. The reason why the voltage change amount for switching the flight path is as much as 150 V is considered that the speed of the ink droplet 52 has not been sufficiently dropped before entering the control electric field forming region. Accordingly, when looking at the speed 200 μsec after the injection into the control electric field forming region, v (x) = 1.6 m / sec and v (y) = 1.5 m / sec. Compared to the initial speed, the vertical direction (up and down direction in the figure) is reduced by 70%, but the horizontal direction (left and right direction in the figure) is not changed at all.
[0107]
  Looking at the time change of the flying speed of the ink droplet 52 in detail, as shown in FIG. 28, the horizontal speed is accelerated once in the middle and then decelerated again to return to the original state. This result indicates that an electric field that accelerates in the horizontal direction exists in the flight path. Note that symbols “「 ”and“ ■ ”in FIG. 28 indicate horizontal flight speed data and vertical flight speed data, respectively. Further, when the electric field formed between the charging electrode 20 and the ink droplet flight control member 30 is viewed in terms of the lines of electric force, it is as shown in FIG. Comparing the distribution of the electric lines of force with the above-described FIG. 23 showing the flight state of the ink droplet 52, the electrostatic force is received in the horizontal direction (X direction) from 100 μsec to 150 μsec after the ejection from the charging electrode 20. You can see that it was accelerated.
[0108]
  Therefore, in the present embodiment, the auxiliary electrode 62 is provided so that an acceleration electric field for accelerating the ink droplet in the horizontal direction (X direction) is not formed in the flight path from the charging electrode 20 toward the ink droplet flight control member 30. Specifically, the inlet hole 62D and the outlet hole 62E of the auxiliary electrode 62 are widened so that the left end of the inlet hole 62D is positioned directly above the left end of the injection hole 20A of the charging electrode 20. The thickness of the auxiliary electrode 62 was also changed from 100 μm to 20 μm. Other configurations are the same as those in FIG. The distribution of the electric lines of force after this change is shown in FIG. As clearly seen from FIG. 30, there is no horizontal (X direction) acceleration electric field in the flight path from the charging electrode 20 toward the ink droplet flight control member 30. Looking at the change in the velocity of the ink droplet 52 at this time, as shown in FIG. 31, the velocity in the horizontal direction (X direction) continues to be decelerated without being accelerated. Further, comparing FIG. 28 with FIG. 31, it can be seen that the degree of deceleration in the vertical direction hardly changes regardless of the shape change of the auxiliary electrode 62.
[0109]
  FIG. 32 shows the horizontal direction (X direction) when +1400 V is applied to the charging electrode 20, 0 V is applied to the auxiliary electrode 62, −100 V is applied to the image electrodes 31A and 31B, 0 V is applied to the deflection electrodes 35A and 35B, and +600 V is applied to the counter electrode 40. Of the charged ink droplet 52 after the charged ink droplet 52 having a diameter of 30 μm and a charge amount of −9 μC / g is ejected from the charging electrode 20 at a vertical speed (Y direction) of 4.9 m / sec. It is a simulation result of a flight locus. In the figure, the simulation is performed only after the charged ink droplet 52 is ejected from the charging electrode, and the time interval (one frame) between the divided drawings is 50 μsec. Comparing FIG. 32 and FIG. 31, the horizontal speed when entering the control electric field forming region 200 μsec after emission from the charging electrode 20 is reduced to 1.1 m / sec. In the case of FIG. 28, it was 1.6 m / sec. The vertical speed has also dropped to 1.0 m / sec. In the case of FIG. 28, it was 1.5 m / sec. The reason why the vertical speed is lowered is that the initial vertical speed is lowered from 5.0 m / sec to 4.9 m / sec and the applied voltage of the charging electrode 20 is increased from +1200 V to +1400 V. This is a result of readjustment of the conditions because the ink droplet 52 hits the ink droplet flight control member 30 under the same conditions as in FIG. Since the speed of entering the control electric field forming region has decreased, the control voltage required to deflect the flight path of the ink droplet 52 and direct it toward the paper on the counter electrode 40 should have been less than 150V.
[0110]
  FIG. 33 shows a simulation result obtained by changing the applied voltage of the image electrode 31A from -100V to -50V by 50V. Other conditions are the same as in FIG. From FIG. 32, it can be seen that the ink droplet passes through the through hole 33 of the ink droplet flight control member 30 and adheres to the paper on the counter electrode 40. Again, the above6Similarly to the case of FIG. 26 and FIG. 27 of the embodiment, the landing point on the paper can be deflected by +/− 60 μm by applying a voltage of +/− 30 V to the deflection electrodes 35A and 35B.
[0111]
[Embodiment8]
  Above6In the apparatus of the embodiment (see FIG. 21), the auxiliary electrode 62 is disposed 0.58 mm above the charging electrode 20, and the ink droplet flight control member 30 is disposed 0.10 mm above the auxiliary electrode 62. The counter electrode 40 is arranged 0.40 mm above the center of the charging electrode 20, and an ink droplet 52 having a diameter of 30 μm and a charge amount of −9 μC / g is first applied in the Y direction from the position 0.5 mm to the left from the center of the charging electrode 20. The aircraft was injected at a speed of 4.9 m / sec and an initial speed in the X direction of 2.0 m / sec, and the subsequent flight trajectory was simulated.
[0112]
  FIG. 34 shows a simulation result when +1400 V is applied to the charging electrode 20, 0 V is applied to the auxiliary electrode 62, -200 V is applied to the image electrodes 31A and 31B, 0 V is applied to the deflection electrodes 35A and 35B, and +600 V is applied to the counter electrode 40. Other conditions are the same as in FIG. As shown in FIG. 34, the ink droplet 52 is deflected downward in the control electric field forming region and returns to the ink container 10. The ink droplet 52 is landed at a position 0.95 mm away from the ejection point on the right side. The flight speed at 600 μs just before landing was 1.7 m / sec in the horizontal direction and −4.4 m / sec in the vertical direction. The landing point cannot be moved away unless the horizontal speed is increased and the vertical speed is decreased. In order to move away from the landing point, it is necessary to increase the horizontal acceleration electric field and weaken the vertical acceleration electric field in the recovery flight path. In addition, when the electric field formed between the charging electrode 20 and the ink droplet flight control member 30 is viewed with lines of electric force, it is as shown in FIG. A horizontal acceleration electric field exists above the auxiliary electrode 62, but there is no horizontal acceleration electric field in the wide space between the auxiliary electrode 62 and the charging electrode 20, and only a strong vertical acceleration electric field exists.
[0113]
  Therefore, in the present embodiment, +1400 V is applied to the auxiliary electrode 62C (the auxiliary electrode on the right side in FIG. 21) located on the collection path side of the ink droplet 52, and the potential difference between the auxiliary electrode 62C and the charging electrode 20 is increased. It was configured to be 0V. Auxiliary electrode 62 has a length of 0.36 mm, a copper film having a thickness of 17 μm (20 μm in the simulation) is pasted on the surface of a polyimide film having a thickness of about 50 μm, and the pattern of the auxiliary electrode is exposed and etched. A slit having a width of 0.10 mm was separated by 0.18 mm and opened with a laser (for example, YAG laser). The configuration of the other parts is the same as that shown in FIG.
[0114]
  FIG. 36 shows an electric field formed between the charging electrode 20 and the ink droplet flight control member 30 in the apparatus of this embodiment. A strong horizontal accelerating electric field exists between the auxiliary electrodes 62B and 62C and the charging electrode 20 over a wide range, and the upper half has an upward electric field (deceleration electric field) and the lower half has an electric field downward (acceleration). There is a narrow region that is not accelerated by either. If ink drops are put here at a high horizontal speed, the aircraft should fly horizontally to a very long distance.
[0115]
  FIG. 37 shows a case where + 1400V is applied to the charging electrode 20, 0V to the auxiliary electrodes 62A and 62B, 1400V to the auxiliary electrode 62C, −200V to the image electrodes 31A and 31B, and + 600V to the counter electrode 40 in the apparatus of this embodiment. It is the result of simulating the flight state of ink droplets at 50 μsec per frame. As can be seen from FIG. 37, the horizontal velocity was 4.6 m / sec and the vertical velocity was −1.7 m / sec when 600 μsec passed after the ink droplet 52 was ejected from the charging electrode 20. When the landing point of the ink droplet 52 in this simulation is calculated, it is 2.2 mm to the right of the ejection point, which is more than twice the case of FIG. This effect is not only due to the fact that the speed in the vertical direction (Y direction) has dropped from -4.4 m / sec to -1.7 m / sec, but also the speed in the horizontal direction (X direction) has become 4 from 1.7 m / sec. This is also due to the fact that the speed was increased to .6 m / sec. By the way, if the speed in the horizontal direction (X direction) is the same, the landing point is lowered to 1.9 mm. The reason why the speed in the horizontal direction (X direction) is increased is that a horizontal acceleration electric field is formed there. It is clear from the distribution of electric lines of force in FIG. 36 that the horizontal acceleration electric field is generated as a result of applying a high voltage to the auxiliary electrode 62B at the same height by the auxiliary electrode 62C.
[0116]
  Note that FIG. 37 (n) after 650 μsec has elapsed since the ink droplet 52 was ejected from the charging electrode 20 and FIG. 37 (o) after 700 μsec have been displayed such that the ink droplet that has fallen to the right enters the drawing from the left. Therefore, it cannot be used as it is. The positions of the ink droplets 52 in FIGS. 37 (n) and (o) correspond to the neutral electric field region in FIG. 36, and therefore it is considered that the ink droplets 52 to be collected proceed without being affected by the electric field.
  In FIG. 37, the simulation was performed assuming that the charging electrode 20 extends to the right end. However, when the charging electrode 20 is limited to the left end, the same result is obtained by applying 0 V to the auxiliary electrode 62C. .
[0117]
[Embodiment9]
  Above8In the apparatus of this embodiment, the landing point does not extend so much even if the ink droplets to be collected are brought to the neutral electric field region. This is because it had a speed of 1.7 m / sec. Since the ink droplets to be collected are always accelerated downward by the control electric field formed by the image electrodes 31A and 31B, it is necessary to pass through the electric field region that accelerates upward in order to eliminate the downward velocity.
[0118]
  Therefore, in the present embodiment, the voltage applied to the auxiliary electrode 62C on the recovery path side is increased from +1400 V to +2100 V, and the potential of the auxiliary electrode is made 700 V higher than the charging electrode 20. Other conditions are8The same as that of the embodiment. Other configurations are the same as those in FIG.
[0119]
  FIG. 38 shows the electric field (lines of electric force) formed between the charging electrode 20 and the ink droplet flight control member 30 in the apparatus of this embodiment. Here, + 1400V is applied to the charging electrode 20, 0V is applied to the auxiliary electrodes 62A and 62B, + 2100V is applied to the auxiliary electrode 62C, and −200V is applied to the image electrodes 31A and 31B. As can be seen from FIG. 38, an electric field for accelerating the negative charged ink droplet 52 upward is formed between the auxiliary electrode 62C and the charging electrode 20 on the collection path side. With this electric field, the velocity in the −Y direction given by the electric field generated by the image electrodes 31A and 31B should cancel out.
[0120]
  FIG. 39 shows a case where + 1400V is applied to the charging electrode 20, 0V to the auxiliary electrodes 62A and 62B, 2100V to the auxiliary electrode 62C, −200V to the image electrodes 31A and 31B, and + 600V to the counter electrode 40 in the apparatus of this embodiment. It is the result of simulating the flight state of ink droplets at 50 μsec per frame. As can be seen from FIG. 39, after the ink droplet 52 is ejected from the charging electrode 20, the velocity in the Y direction is −1.67 m / sec, −0.62 m / sec, and 0.05 m / sec from the time of 450 μsec to the time of 550 μsec. The speed is greatly reduced to sec. The velocity of the ink droplet 52 in the X direction when 550 μsec has elapsed is 5.81 m / sec. When the flight path after this was calculated, it rose 0.13 mm and stuck to the auxiliary electrode 62C when proceeding horizontally by 0.83 mm. That is, this result shows that the Y-direction acceleration electric field is not necessary after the -Y-direction velocity given by the image electrodes 31A and 31B is offset. Note that the figures after the 600 μsec elapsed time (FIGS. 39 (m) to (o)) cannot be used as they are in the case of FIG.
[0121]
  In FIG. 39, it is assumed that both the charging electrode 20 and the auxiliary electrode 62C are cut off at the right end of the drawing, and there is no electric field on the right, and the X direction velocity is 5.81 m / sec and the Y direction velocity is 0.05 m / sec. When calculating the flight path, the aircraft landed at a point 15.8mm to the right of the injection point.
[0122]
  If it is desired to land closer, the upward acceleration electric field region is narrowed (specifically, the auxiliary electrode 62C is slightly shortened) and the degree of deceleration is relaxed. For example, when the velocity in the Y direction when leaving the electric field region is −0.4 m / sec and the velocity in the X direction is 5.81 m / sec, the landing point is 7.7 mm to the right of the emission point. FIG. 40 shows the landing point (distance from the nozzle hole 12) when the Y-direction (vertical direction) speed Vy is changed. From the result of FIG. 40, it can be seen that the landing point can be arbitrarily selected. In FIG. 40, the ink droplet 52 has advanced 1.5 mm from the nozzle hole 12 in the X direction (horizontal direction) before entering the non-electric field region.
[0123]
Embodiment 10]
  Above9In the apparatus of the embodiment (see FIG. 21), the negatively charged ink droplet 52 that protrudes obliquely upward from the hole 20A of the charging electrode 20 at high speed is grounded to the charging electrode 20 to which a positive voltage is applied. In response to an electrostatic force in the opposite direction in the electric field formed by the auxiliary electrode 62, the electric field is decelerated and the control electric field forming region sandwiched between the auxiliary electrode 62 and the image electrodes 31A and 31B is entered. When a negative voltage is applied to the pair of image electrodes 31A and 31B, the ink droplet 52 further receives an electrostatic force in the -Y direction, the velocity in the Y direction decreases, finally becomes 0, and reverses- It collects the speed in the Y direction and is collected diagonally to the lower right. On the other hand, when a positive voltage is applied to the left image electrode 31B and a negative voltage is applied to the right image electrode 31A (which may be a relative potential difference between both image electrodes), the through hole 33 receives an electrostatic force in the upper left. , And land on the paper 53 on the counter electrode 40 to form dots.
[0124]
  FIG. 41 shows an electrode arrangement in a simulation performed as a comparative example of the present embodiment. In this simulation, since the simulation was performed only after the charged ink droplet 52 jumped out of the hole of the charging electrode 20, the ink container 10 and the charging electrode 20 are not shown. The paper 53 is also omitted.
[0125]
  FIG. 42 shows a case where the auxiliary electrode 62 is arranged 0.58 mm above the charging electrode 20 and the ink droplet flight control member 30 is arranged 0.10 mm above the auxiliary electrode 62 in the recovery mode of the configuration shown in FIG. A counter electrode 40 is disposed 0.40 mm above the member 30, and an ink droplet 52 having a diameter of 30 μm and a charge amount of −9 μC / g is provided in a Y direction from a position 0.5 mm to the left of the center of the charging electrode 20. This is a simulation result of the flight trajectory after injection at an initial velocity of 4.9 m / sec in the direction and an initial velocity of 2.0 m / sec in the X direction. The flight position of the ink droplet 52 simulated by applying + 1400V to the charging electrode 20, 0V to the auxiliary electrode 62, -100V to the image electrodes 31A and 31B, 0V to the deflection electrodes 65A and 65B, and + 600V to the counter electrode 40 is set every 50 μsec. Show. The ink droplet is deflected downward in the drawing in the control electric field forming region and returns to the ink container 10.
[0126]
  FIG. 43 shows a simulation result in the image forming mode. The conditions were the same as in FIG. 42 except that −76 V was applied to the image electrode 31A and −124 V was applied to the image electrode 31B. In this case, the charged ink droplet 52 is deflected in the control electric field forming region, flies upward in the figure, and lands on the counter electrode 40.
[0127]
  The particle size of the ink droplet 52 is relatively stable, but still varies by about 10%. Therefore, a case where the particle diameter of the ink droplet 52 is increased or decreased by ± 4 μm (13.3%) from 30 μm was simulated with a margin.
  FIG. 44 shows a simulation result in the recovery mode when the particle diameter of the ink droplet 52 is changed from 30 μm to 34 μm. Other conditions were set in the same manner as in FIG. Originally, it must be deflected to the right side in the figure in the control electric field forming region to become a recovery route, but when entering the control electric field forming region (after 150 μsec), the through-hole 33 is bent before the Y-direction speed is too fast. In other words, it eventually passed through the through-hole 33 and adhered to the counter electrode 40. Since this dot becomes soiled, it becomes a very big defect.
  FIG. 45 shows a simulation result in the collection mode when the particle size of the ink droplet 52 is reduced from 30 μm to 26 μm. Other conditions were set in the same manner as in FIG. This time, when entering the control electric field forming region, the deflection was applied too quickly (strongly), so that it entered the central auxiliary electrode 62B without entering the recovery route. In this case, although there is no effect on the image, if ink is accumulated here, there is a possibility that the ink droplet that should pass close to the auxiliary electrode 62B comes into contact with and is not caught. As described above, in the recovery mode, there is a problem whether the particle size is large or small.
[0128]
  FIG. 46 shows a simulation result in an image formation (printing) mode when the particle size of the ink droplet 52 is changed from 30 μm to 34 μm. Other conditions were set in the same manner as in FIG. Although printing was successful, the landing point was larger than when the particle size was 30 μm, and it shifted 61 μm to the right in the figure. Since the interval of 1 dot when printing at 600 dpi is 42 μm, this greatly affects the image.
  FIG. 47 shows a simulation result in an image forming (printing) mode when the particle size of the ink droplet 52 is reduced from 30 μm to 26 μm. Other conditions were set in the same manner as in FIG. In this case, it was drawn too quickly (strongly) to the left image electrode 31A (left) in the drawing, so that it collided with the ink droplet flight control member 30 and could not pass through the through-hole 33, and could not be printed. As described above, even in the image forming (printing) mode, when the particle size is increased or decreased from 30 μm to 4 μm, the landing point is greatly changed or printing is not performed.
  As described above, in the case of the comparative example, there is no allowance for a flight path that can be normally printed and collected, and a change in speed due to a change in particle size cannot be absorbed.
[0129]
  Therefore, in the image forming apparatus of the present embodiment, as shown in the schematic configuration diagram of FIG. 48, the oblique injection from the nozzle holes 12 of the ink container 10 is stopped and horizontally (perpendicular to the paper 53). The ink was ejected and printed without being deflected, and the collection was deflected by 90 ± 45 degrees, applied to a collection wall (not shown), and dropped from there under its own weight to be collected. In the case of such a configuration, the flight course does not change in the image forming mode even if the flight speed increases or decreases due to a change in particle size or the like. In the recovery mode, even if the deflection angle changes due to increase or decrease of the flight speed, it can be recovered by hitting either the left or right wall (the right surface of the auxiliary electrode 36 or the left surface of the ink droplet flight control member in the figure).
[0130]
  FIG. 49 shows the electrode configuration used for the simulation of the apparatus of this embodiment. Since the influence of gravity on the flying of the ink droplet 52 is negligible, it was rotated 90 degrees and the actual horizontal direction was taken as the vertical direction.
[0131]
  FIG. 50 shows a simulation result (one frame 50 μsec) when an ink droplet 52 having a standard particle diameter of 30 μm is collected in the apparatus of this embodiment. In the figure, -24V is applied to the image electrode 31A of the second ink droplet flight control member 36 at the lower left and the ring-shaped image electrode 31B on the back surface of the first ink droplet flight control member 30 on the upper left. When + 24V is applied to the image electrode 31C of the second ink droplet flight control member 36 at the lower right in the middle, the charged ink droplet 52 charged to −9 μC / g is surrounded by these image electrodes 31A, 31B, 31C. Enters the control electric field forming area at a speed of 0.85 m / sec, turns to the right in response to the electrostatic force in the right direction in the figure, and returns to the ink collecting groove (the first ink droplet flight control member 30 and the second ink droplet flight). It hits the wall of the space between the control members 36 (the walls of both members 30, 36). After that, it is dropped and collected by its own weight. In addition, the right direction of FIG. 50 is the vertical direction lower side of an actual apparatus, that is, the direction of gravity.
[0132]
  FIG. 51 shows a simulation result (one frame 50 μsec) when an image is formed by a standard ink droplet 52 having a particle diameter of 30 μm in the apparatus of this embodiment. The voltage applied to all of the image electrodes 31A, 31B, and 31C is set to 0 V, and printing is performed by passing straight through the control electric field forming region. The speed of the charged ink droplet 52 that has entered the control electric field forming region at a velocity of 0.9 m / sec is reduced to 0.6 m / sec. However, when the velocity falls within the through hole 33 of the ink droplet flight control member 30, the deflection electrode 35 It is accelerated at + 100V. Further, when passing through the through-hole 33, the counter electrode 40 is accelerated by + 800V, and lands on the counter electrode 40 at a speed of 3.2 m / sec or more when 650 μsec elapses after the injection.
[0133]
  FIG. 52 shows a simulation result (one frame 50 μsec) when an ink droplet 52 having a particle diameter of 26 μm is collected in the apparatus of this embodiment. In this case, since the influence of the air resistance is relatively large, the speed when entering the control electric field forming region is further reduced to 0.75 m / sec. For this reason, it approaches the image electrode 31C (lower right in the figure) earlier, but on the contrary, it receives an upward electrostatic force (see FIG. 53) and moves to the upper right, and above the ink collecting groove (shown in FIG. 48). In an actual apparatus, it is collected by adhering to the surface of the ink droplet flight control member 30 on the right side).
[0134]
  FIG. 54 shows a simulation result (one frame 50 μsec) when a large ink droplet 52 having a particle diameter of 34 μm is collected in the apparatus of this embodiment. In this case, on the contrary, the influence of air resistance is smaller and the speed when entering the control electric field forming region is 0.93 m / sec. As a result, it became difficult to receive the electrostatic force in the right direction in the figure, and adhered to the left side (upper side in the actual apparatus shown in FIG. 48) of the ink recovery groove (the surface of the second ink droplet flight control member 36).
[0135]
  As described above, in the apparatus of the present embodiment, when an electrostatic force is applied to the ink droplet 52 flying vertically (actually horizontal) and deflected to the right (actually downward) and collected, the particle size increases or decreases by 13%. However, the ink can be collected in the ink collecting groove.
  The wall of the ink collecting groove (the surfaces facing the first and second ink droplet flight control members 30 and 36) has been subjected to water repellent treatment (lipophilic treatment), so that the water-based ink is repelled. It is dropped and collected by its own weight.
[0136]
  FIG. 55 shows a simulation result (one frame 50 μsec) when an image is formed with small ink droplets 52 having a particle diameter of 26 μm in the apparatus of the present embodiment. In this case, the influence of air resistance was relatively large and the flight speed was slow, so that the landing time on the counter electrode 40 was increased from 650 μsec when it was 30 μm to 950 μsec, but the landing point was not changed. Since the paper movement distance during this period is about 15 μm, there is no effect on the image. Note that the image forming speed was 10 ppm and the paper conveying speed was 50 mm / sec.
[0137]
  FIG. 56 shows a simulation result (one frame 50 μsec) when an image is formed with a large ink droplet 52 having a particle diameter of 34 μm in the apparatus of this embodiment. In this case, the landing time is about 50 μsec faster than when the particle size is 30 μm, but there is no deviation of the landing point.
[0138]
  As described above, in the image forming apparatus in which the ink droplets 52 are ejected in the vertical direction in the figure (horizontal direction in the actual apparatus shown in FIG. 48) and straightly proceed without being deflected in the image forming (printing) mode as in the present embodiment. Even if the particle size of the ink droplet 52 increased or decreased, image formation (printing) could be performed without any problem.
[0139]
Embodiment 11]
  The first0In the case of the apparatus of this embodiment, since the image electrodes 31A and 31C and the image electrode 31B must be formed on different substrates (FPC), not only the cost is increased, but also the gap management between these electrodes is very difficult. It is definitely expected to be difficult. Further, there is no problem when the potentials of the adjacent image electrodes 31A and 31C are 0V / 0V in the image forming mode, but when one is in the recovery mode -24V / + 24V and the other is in the image forming mode 0V / 0V, The landing point is misaligned due to being biased toward the collection mode. These two problems are the above-mentioned embodiment2However, this is not preferable because the ejection point of the ink droplet 52 and the landing point of the recovered ink droplet are almost the same.
[0140]
  Therefore, in the apparatus of the present embodiment, as shown in FIG. 57, necessary electrodes (image electrode, auxiliary electrode, and recovery electrode) are created on the same substrate (FPC) to reduce costs and eliminate gap management. . Further, the potentials of the electrodes on the surface where the charged ink comes are all set to be the same so that crosstalk is eliminated, and the collection point is made far away from the emission point and can be easily collected.
[0141]
  In FIG. 57, the ink droplet 52 is ejected in the horizontal direction and charged, and the charged ink droplet 52 decelerated by electrostatic force between the charging electrode 22 and the grounded auxiliary electrode 32 is the auxiliary electrode at a speed of 1 m / sec or less. 32 and the control electrode forming region of the hole surrounded and surrounded by the image electrode 31 as shown in the figure.
  In the image forming mode, since the image electrode 31 is also 0 V, there is no electric field in this region, and it goes straight through the through hole 33 and is accelerated by the voltage of the counter electrode 40 to land on the paper 53.
  On the other hand, in the recovery mode, a voltage having the same polarity as that of the charged ink droplet 52 is applied to the image electrode 31, so that the image electrode 31 is decelerated, stopped, and accelerated in the reverse direction in the through-hole 33 that is the control electric field forming region. It goes out from the through hole 33. At this time, when a voltage having a high reverse polarity is applied to the upper and lower recovery electrodes 37, the charged ink droplets 52 move downward and are recovered.
[0142]
  FIG. 58 shows the electrode arrangement used for the simulation of the apparatus of this embodiment. In FIG. 58, since the simulation was performed only after the charged ink droplet 52 jumped out of the charging electrode 22, the ink container 10 and the charging electrode 22 are not shown. The paper 53 is also omitted. For the sake of simulation, the right direction is taken as the direction of gravity. As shown in FIG. 58, an ink droplet flight control member 30 made of FPC including the auxiliary electrode 32, the recovery electrode 37 and the image electrode 31 is arranged 0.70 mm above the charging electrode 20, and 0.40 mm above the member 30. The counter electrode 40 is disposed on the charging electrode 20, and a charged ink droplet 52 having a diameter of 30 μm and a charge amount of −9 μC / g is directed upward from the center of the charging electrode 20 in the Y direction initial velocity 5.0 m / sec and the X direction initial velocity 0.0 m. Injected at / sec, and then simulated the flight trajectory.
[0143]
  FIG. 59 shows image formation when + 1330V is applied to the charging electrode 22, 0V to the auxiliary electrode 32, 0V to the image electrode 31, 0V to the collection electrodes 37A and 37B, and + 800V to the counter electrode 40 in the apparatus of this embodiment. (Print) mode simulation result (50 frames per frame). 59 is upside down from the electrode configuration diagram of FIG.
  In the simulation of FIG. 59, the charged ink droplet 52 enters the through-hole 33 at the time when 300 μsec has elapsed after ejection and proceeds straight as it is, and passes through the through-hole 33 toward the counter electrode 40 at the time when 600 μsec has elapsed. As a result, the above embodiment2The same as (when there is no collection electrode 37A, 37B).
[0144]
  FIG. 60 shows a simulation result (one frame 50 μsec) in the recovery mode in which only the voltage applied to the image electrode 31 is changed from 0 V to −24 V in the apparatus of this embodiment. Other conditions were set in the same manner as in FIG. In this case, the charged ink droplet 52 enters the through-hole 33 at the time when 300 μsec has elapsed after ejection, and then decelerates and reverses there and returns to the starting point of the charging electrode 22 through the through-hole 33 when 400 μsec has elapsed. This result is also the above embodiment.2Is the same.
  The simulation results of FIG. 59 and FIG.2And basically the same.
[0145]
  In the apparatus of the present embodiment, the above embodiment2Unlike the above apparatus, when the ink drop 52 to be collected comes out from the through-hole 33, another force may be applied to deflect it about 90 degrees and place it on the collection course. The other force may be given by an air flow (airflow = wind), but it tends to be unstable, so that it is preferable to provide an electrostatic force.
  Therefore, in the modification of the apparatus of the present embodiment, the applied voltage of the left and right recovery electrodes 37A and 37B is changed from 0 V to ± when 500 μsec elapses after ejection after the ink droplet to be recovered has escaped from the through hole 33. A strong horizontal electric field was applied to the space between the charging electrode 20 and the ink droplet flight control member 30 by changing to 1.5 kV.
[0146]
  FIG. 61 shows a simulation result of the recovery mode in which the applied voltage of the recovery electrodes 37A and 37B is changed from 0 V to −1.5 kV and +1.5 kV, respectively, at a point where 500 μsec has elapsed after injection in the apparatus of this embodiment (one frame 50 μsec). ). Other conditions were set in the same manner as in FIG. In this case, the ink droplet 52 to be collected is strongly flowed in the left direction (gravity direction) in the drawing and hits the left wall of the simulation region at the time when 700 μsec has elapsed after ejection. After that, it is easy to move further in the horizontal direction and guide it to an appropriate recovery port.
[0147]
  As described above, the ink droplets to be collected can be placed on the collection course by electrostatic force, but it has been found that the following new problem occurs. When a recovery voltage of ± 1.5 kV is applied to the left and right recovery electrodes 37A and 37B, the recovery electrodes 37A and 37B pass through the through-holes 33 in the image forming (printing) mode and go straight to the counter electrode 40. As a result, the course is lost due to the action of the electric field formed in step 1, and the landing point shifts. The recovery voltage is applied to all the through holes simultaneously.
[0148]
  FIG. 62 shows a simulation result of an image forming (printing) mode in which the applied voltage of the collection electrodes 37A and 37B is changed from 0 V to −1.5 kV and +1.5 kV, respectively, at a point where 500 μsec has elapsed after injection in the apparatus of this embodiment. (1 frame 50 μsec). Other conditions were set in the same manner as in FIG. Also from the result of FIG. 62, it is clear that the charged ink droplet 52 that is still flying toward the counter electrode 40 is greatly shaken to the left side in the drawing (vertically in the vertical direction in the actual apparatus). Recognize. This side effect can be solved by adding a shield electrode 38 to the counter electrode 40 side of the ink droplet flight control member 30 and grounding the shield electrode 38. The shield electrode 38 can be easily formed by coating a conductive paint.
[0149]
  FIG. 63 shows that in the apparatus of this embodiment, the grounded shield electrode 38 is provided, and the applied voltages of the recovery electrodes 37A and 37B are changed from 0 V to −1.5 kV and +1.5 kV, respectively, at a point where 500 μsec has elapsed after injection. This is a simulation result (one frame 50 μsec) in an image forming (printing) mode. Other conditions were set in the same manner as in FIG. In this case, the charged ink droplet 52 that has passed through the through-hole 33 clearly moves straight. As a precaution, when the applied voltages of the collection electrodes 37A and 37B are kept at 0V, the landing points are compared by simulation, but no difference of 1 μm occurs.
[0150]
Embodiment 12]
  The first1In the apparatus of the embodiment, the ink droplet for printing and the ink droplet to be collected can be separated with a small head and a low (24V) control voltage. The next ink droplet cannot be ejected until it is delivered from the area, that is, until the recovery electric field (very strong) disappears. From the simulation result of FIG. 61, it is estimated that the ejection interval of the ink droplets 52 is required to be 700 μsec or more.
[0151]
  Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 64, the charged ink droplet 52 is decelerated by electrostatic force, both the printing ink droplet and the recovery target ink droplet are advanced, and the image electrode 31 and The recovery target ink droplet 52A deflected by the control electric field formed by the auxiliary electrode 32 is applied to the recovery plate 63, dropped by gravity, recovered, and the non-deflection printing ink droplet 52B is moved straight to print on the paper 53. Configured to do.
[0152]
  In order to estimate an appropriate ejection interval of the ink droplets 52 in the apparatus of this embodiment, the flight state of the ink droplets 52 was simulated by changing the image signal application timing of printing / collecting (non-deflection / deflection). FIG. 65 shows the electrode arrangement used in the simulation. In this simulation, conditions were set so that charged ink droplets 52 having a particle size of 30 μm and a charge amount of −15 μC / g were ejected at a Y-direction velocity Vy = 4.0 m / sec and an X-direction velocity Vx = 0.0 m / sec. FIG. 65 shows the first1In this embodiment, the simulation configuration is reversed upside down.
[0153]
  FIG. 66 shows ink in an image forming (printing) mode in which 420 V is applied to the charging electrode 20 of the apparatus of the present embodiment, the image electrode 31 is also grounded (0 V), and the ink droplet 52 is caused to travel straight and land on the counter electrode 40. This is a result of simulating the flight state of the droplet 52 at 100 μsec per frame. FIG. 67 shows the flying state of the ink droplet 52 in the recovery mode in which -24V is applied to the image electrode 31 to bend the ink droplet 52 leftward (vertically downward in an actual apparatus) and land on the recovery plate 63. This is a result of simulation at 100 μsec per frame. Although the initial speed is 4.0 m / sec, it is decelerated by receiving an electrostatic force from the electric field formed by the potential difference between the charging electrode 20, the image electrode 31, and the auxiliary electrode 32. The speed is about 1.2 m / sec in the image forming mode and about 1.1 m / sec in the collecting mode.
  In the image forming mode, since there is almost no electric field to the counter electrode 40 thereafter, the vehicle proceeds straight and hits the counter electrode 40 at a speed of about 1.0 m / sec. The landing position is exactly the same as the injected position (position 200 μm from the left end in FIG. 65).
  On the other hand, in the recovery mode, the control electric field formed between the auxiliary electrode 32 (0 V) and the image electrode 31 (−24 V) in the through hole 33 receives the electrostatic force in the −X direction and the speed in the −X direction. The aircraft continues to fly while turning to the left in the figure (in the actual apparatus, vertically downward) and hits the recovery plate 63. At this time, the speed in the Y direction was about 0.9 m / sec, and the speed in the X direction was about -0.5 m / sec.
[0154]
  In order to increase the recording speed with the apparatus of this embodiment, it is necessary to continuously eject the ink droplets 53. At that time, if the preceding ink droplet is recovered and -24V is applied to the image electrode 31, the subsequent printing ink droplet is also affected by this and the landing point is shifted to the left. It is unclear how much deviation will be a problem, but here it is assumed that there is no problem if the size of one dot formed on the paper 53 is within 10% of the size of 60 μm, that is, 6 μm or less. An ink droplet having a diameter of 30 μm forms a dot having a diameter of 60 μm on the paper 53.
[0155]
  The data indicated by the symbol “♦” in FIG. 68 shows the result of simulating the deviation amount of the landing point by changing the time for switching the control voltage (image signal) applied to the image electrode 31 from −24V to 0V. From the result of FIG. 68, the control voltage is changed from the recovery signal (−24V) to the print signal (0V) within 200 μsec after ejection, in other words, at a position separated by about 70 μm or more from the ink droplet flight control member 30 (see FIG. 66). If it changes to, it can be seen that the deviation of the landing point is within 6 μm of the target.
[0156]
  The data of the symbol “♦” in FIG. 69 indicates that when the subsequent ink droplet is a collection target, the control voltage (image signal) is determined when the preceding printing ink droplet passes through the through-hole 33 of the ink droplet flight control member 30. ) Shows the simulation result of whether or not switching is allowed. From the results of FIG. 69, it can be seen that switching may be performed at a point separated from the ink droplet flight control member 30 by 200 μm (see FIG. 66) or more after 550 μsec after ejection in time.
[0157]
  Based on the simulation results, assuming that three ink droplets are collected, printed, and collected, the control voltage (image signal) is changed from −24V to 0V when 200 μsec elapses after the second ink droplet is ejected. In addition, when 550 μsec passed, switching from 0 V to −24 V and further simulations were performed, the landing point shifted by 15 μm. Therefore, when the control voltage switching time was further advanced by 50 μsec in front of the ink droplet flight control member 30 and later delayed by 50 μsec and switched between 150 μsec and 600 μsec, the deviation of the landing point was kept within 6 μm. That is, the time difference between the ink droplets 52 is expressed as the first embodiment.1In the case of this apparatus, the time can be shortened from about 700 μsec to 450 μsec. When three ink droplets continued from printing to collection to printing, it was OK even when switching between 300 μsec and 350 μsec, that is, at an interval of only 50 μsec.
[0158]
Embodiment 13]
  FIG. 70 shows the first31 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to an embodiment. In the apparatus of the present embodiment, the control voltage (image signal) can be switched immediately before and after the member 30 without leaking the influence of the control electric field (image electric field) from the through hole 33 of the ink droplet flight control member 30. For this purpose, uniform thin (20 μm thick in the simulation) shield electrodes 39A and 39B were provided on the entire surface (front) and back (rear) of the member 30, and the shield electrodes were grounded. The shield electrodes 39A and 39B can be easily formed by coating a conductive paint at the end of the manufacturing process of the ink droplet flight control member 30 made of FPC.
  In FIG. 70, the same parts as those in the apparatus shown in FIGS. 1 and 64 of the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and the configuration and function thereof are also the same, and thus the description thereof is omitted. Also, aboveFIG.The effect similar to that of the apparatus is also omitted.
[0159]
  FIG. 71 shows a simulation result of the recovery mode in the apparatus of this embodiment. The electrode configuration and ink droplet characteristics in this simulation are the same as those in the first embodiment except that shield electrodes 39A and 39B having a thickness of 20 μm are provided on both surfaces of the ink droplet flight control member 30.2In the same manner as in FIG. The simulation result in the image forming mode is the same as that in the first embodiment.2Because it is not different, it is omitted.
[0160]
  In the simulation of FIG. 71, the left electrode was grounded as the auxiliary electrode 32, the right electrode was applied as the image electrode 31 and −24V was applied (see FIG. 65), but conversely the right electrode was used as the image electrode 31 and + 24V. Is applied and the left electrode is grounded as the auxiliary electrode 32, which is electrically equivalent. However, in this case, when the ink droplet 52A to be collected hits the left electrode for some reason and stops, and the ink droplet 52A spreads through the through hole 33 and contacts the shield electrodes 39A and 39B, a large current flows there. Therefore, there is a high possibility that the control IC is destroyed. On the other hand, when the left electrode is grounded, it is safe even if the ink droplet 52A to be collected adheres to the shield electrodes 39A and 39B.
[0161]
  Further, in the apparatus of the present embodiment, the first embodiment described above.2Similarly to the above, assuming that the preceding or succeeding ink droplet is a collection target, the timing for switching the control voltage (image signal) from -24V to 0V and from 0V to -24V before and after the ink droplet flight control member 30 is set. It changed and simulated the gap of the landing point. The result is shown by data of symbol “□” in FIGS. 68 and 69. Obviously, this is a significant improvement over the absence of shield electrodes 39A and 39B. Based on this result, Embodiment 1 above.2Assuming recovery → printing → recovery, and simulating by switching the control voltage (image signal) from -24V to 0V and 0V to -24V at the time of 280μsec and 380μsec after injection, It was settled in 6 micrometers (refer FIG. 72).
[0162]
  From the simulation results of FIG. 72, when the preceding ink droplet enters the through hole 33 of the ink droplet flight control member 30, a control voltage (image signal) for the preceding ink droplet is applied, and the preceding ink droplet passes through the through hole 33. It can be seen that the control voltage (image signal) for the subsequent ink droplet can be switched at the instant. The interval between ink droplets of 100 μsec is almost equal to the time required for the ink droplets to cross the ink droplet flight control member 30. The speed during this time is about 1.2 m / sec, and the width of the ink droplet flight control member 30 is 140 μm (100 μm excluding the shield electrodes 39A and 39B).
[0163]
  The above estimation that the voltage applied to the electrodes in the ink droplet flight control member 30 is not affected by the effect of the shield electrodes 39A and 39B outside the ink droplet flight control member 30 is the following ink droplet flight control member. It can be confirmed by an electric field (electric field lines) inside and outside 30.
[0164]
  73, 74, and 75 respectively show the electric field (distribution of electric lines of force) on the upper side of the ink droplet flight control member 30, the inside of the through-hole 33, and the lower side when −24V is applied to the image electrode 31. is there.
[0165]
  73 and 74, the electric lines of force are vertical immediately before entering the through hole 33 of the member 30 above the ink droplet flight control member 30, and change almost horizontally when entering the through hole 33. Yes. This means that the negatively charged charged ink droplet 52 travels straight to the point immediately before the ink droplet flight control member 30 and shifts to the left in response to acceleration in the left direction in FIG. Further, referring to FIGS. 74 and 75, the ink droplets to be collected that have flowed to the left immediately after exiting the ink droplet flight control member 30 receive a weaker leftward force, but act on the printing ink droplets that advance straight. There is no electric field, and thereafter there is no electric field up to the counter electrode 40, and both ink droplets continue to fly while maintaining the speed when they exit the ink droplet flight control member 30 (slightly reduced by gravity and air resistance). I understand that.
[0166]
Embodiment 14]
  Embodiment 1 above3From these results, it has been clarified that the space between the ink droplets can be shortened to 100 μsec by adding the shield electrodes 39A and 39B to both surfaces of the ink droplet flight control member 30. As a result, high-speed printing became possible. For example, if a 600 dpi head is used, one 600 dpi line (= 25.4 mm / 600 = 42.3 μm) can be recorded in 100 μsec, so the recording speed is 423 mm / sec. This is a high speed corresponding to 80 ppm.
[0167]
  However, in actual ink jets, the nozzle holes 12 cannot often be arranged in a staggered manner. It must be placed in a straight line, but this will not achieve high resolution. In the case of an image of 600 dpi, the pitch between dots is 42.3 μm, but the required dot diameter is about 60 μm (√2) times that. The diameter of the ink droplet necessary to realize this dot diameter is 30 μm. In order to pass an ink droplet having a diameter of 30 μm without difficulty, the inner diameter of the nozzle hole 12 needs to be at least 80 μm. Also, the electrode width of the image electrode 31 is required to be at least 20 to 30 μm.
[0168]
  Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 76, in consideration of these points, the line head for 150 dpi is configured by arranging the through holes 33 in a straight line. In the line head of FIG. 76, through-holes 33 having a diameter φ = 80 μm are formed in the ink droplet flight control member 30 at a pitch of 169 μm corresponding to 150 dpi, and a pair of half-moon-shaped image electrodes 31 and above and below each through-hole 33. An auxiliary electrode 32 is disposed. The electrode width W was 30 μm. Since printing at 600 dpi is impossible as it is, a pair of deflection electrodes 35A and 35B are added to the left and right of the through-hole 33 as shown in FIG. 77, and the drawing from one through-hole 33 (a pair of image electrode 31 and auxiliary electrode 32) is made. It was decided to print four dots indicated by the middle dotted line. In general, the deflection electrodes 35A and 35B are formed on another plane ahead of the plane where the image electrode 31 and the auxiliary electrode 32 are located, and the shield electrodes 39A and 39B on the front and back sides are added. As a result, there are four electrode surfaces, which makes it difficult to manufacture with FPC.
[0169]
  In the apparatus of this embodiment, the ink droplets passing through the center of the through-hole 33 with the deflection voltage applied to the deflection electrodes 35A and 35B (normally one of them is grounded) are −42.3 μm and −21 in the left direction in the figure. By deflecting in this order by 2 μm and 21.2 μm and 42.3 μm in the right direction in the figure, four dots are formed. The deflection voltage required for this deflection was obtained by simulation with 2V and 6.2V in the absence of the shield electrodes 39A and 39B, and 6V and 18V in the presence of the shield electrode.
[0170]
  In FIG. 78, in order to print the rightmost dot, 0V is applied to the left deflection electrode 35A, 6V is applied to the right deflection electrode 35B, 0V is applied to the left deflection electrode 35A, 18V is applied to the right deflection electrode 35B, and 380μsec has elapsed when starting. This is a simulation result every 100 μsec when 18V is applied to the left deflection electrode 35A and 0V is applied to the right deflection electrode 35B at the time. In this simulation, since one dot is formed every 100 μsec, the deflection voltage is also switched every 100 μsec.3From this simulation, it is known that the change in the electrode potential of the ink droplet flight control member 30 before 280 μsec and after 380 μsec does not affect the trajectory of the charged ink droplet 52, and is therefore omitted.
[0171]
  In FIG. 78, +18 V was applied to the right deflection electrode 35B between 280 μsec and 380 μsec after injection. The deflected ink droplet for printing is landed at a position of 67.4 μm (= 1.5 dots of 600 dpi) on the right side of the center. In addition, since the same electric field is simultaneously applied to all the holes as the deflection electric field formed by the deflection electrode pairs 35A and 35B, not only the ink droplets for printing but also the ink droplets to be collected are similarly deflected. However, there is no problem because the result is that the position of the recovery plate 63 is shifted left and right. However, if the deflection electric field is too large compared to the image electric field, it may happen that the ink droplets to be collected flow sideways earlier than going down and do not hit the collection plate 63. If at least the deflection electric field is smaller than the control electric field (image electric field), this problem does not occur.
[0172]
  In the simulation of FIG. 78, a positive voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the ink droplet is applied to the deflection electrode. However, even if a negative voltage having the same polarity is applied, the same deflection can be achieved. However, a problem occurs when the ink droplet does not pass through the center but passes slightly above or below the center. That is, in this case, since it is a negative charged ink droplet, the electric field lines shown in FIGS. 79A and 79B are traced in reverse and shifted upward or downward. On the other hand, when applying a deflection voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the ink droplet, a force is applied in the downward direction when passing through the upper side of the hole, and upward in the case of passing through the lower side, that is, in the direction of correcting the positional deviation. So it is very effective.
[0173]
Embodiment 15]
  In the image forming apparatus according to the conventional example shown in FIG. 96 described above, it is considered that no countermeasure is taken against the ink droplet ejection angle. For example, in FIG. 96, it is presumed that the garter 106 is extended slightly above the horizon in order to reliably collect the ink droplets to be collected ejected slightly upward. In this case, it is necessary to apply a stronger deflection electric field in order to pass printing ink droplets ejected slightly downward to pass above the garter 106. In the above-mentioned document 3 in which this apparatus is described, the length of the charging electrode 103 is about 8 mm, the distance between the upper and lower electrodes is about 0.6 mm, the charging voltage is about 0.2 kV, and the deflection electrodes 105a and 105b The length is about 40 mm, the distance between the upper and lower electrodes is about 4 mm, and the deflection voltage is about 4 kV. If the charging electrodes 103 are arranged in the main scanning direction (a direction perpendicular to the conveyance direction of the paper 108), a high-density line head can be formed, but this is very difficult. Even if possible, it is 150 to 200 dpi (pitch between charged electrodes, 0.169 to 0.127 mm). As described above, the pitch of the nozzles was 0.5 mm in the electrostatic continuous ink jet (DIJIT printer: trade name manufactured by Mead), which was actually commercialized. In the apparatus shown in FIG. 96, the charging electrodes 103 are arranged at 150 dpi, and a deflection electrode in the horizontal direction is provided in addition to the deflection electrodes 105a and 105b in the vertical direction, and ink droplets from one nozzle are scanned in the left and right directions. Although it is possible to record at 600 dpi if it is printed four dots by deflecting four times in the direction, it is very difficult to make a line head by closely arranging such large and high voltage deflection electrodes. If the speed is reduced, the momentum of the ink droplet is reduced by its square, so that it is possible to deflect with a small deflection electrode and a low deflection voltage. In order to uniformly reduce the speed of all the ink droplets, it is best to use an electrostatic force. However, in the conventional apparatus shown in FIG. On the other hand, when all the ink droplets are uniformly charged as in the devices of the above embodiments, the speed can be reduced uniformly by electrostatic force, and as a result, printing is performed with a small deflection electrode and a low voltage. By separating and printing the ink droplets to be collected and the ink droplets to be collected, a high-density line head can be obtained.
[0174]
  In addition, the first embodiment3In this image forming apparatus, as shown in FIG. 70, the charged ink droplet 52 ejected in the horizontal direction is decelerated by the electrostatic force of the electric field formed between the charging electrode 22 and the auxiliary electrode 32 grounded, The ink droplet 52 enters the control electric field forming region of the through hole 33 sandwiched and surrounded by the auxiliary electrode 32 and the image electrode 31 at a speed of about 1 m / sec. In the image forming mode, since the image electrode 31 is also 0V, there is no electric field in the through-hole 33, and the straight line travels straight through the through-hole 33 as shown in FIG. On the other hand, in the recovery mode, since the voltage having the same polarity as that of the ink droplet 52 is applied to the image electrode 31, a downward speed is applied in the control electric field forming region in the through hole 33, and the through hole 33. It goes out of the vehicle and hits the collection plate 63 and falls down by its own weight to be collected.
[0175]
  Here, a simulation was performed in the case of the apparatus shown in FIG. 70 where the injection angle was shifted by 1 degree from the vertical direction. FIG. 80 is a simulation result showing an ink droplet flight path when the horizontal initial velocity of 0.07 m / sec is applied to the vertical initial velocity of the ink droplet 52 of 4.07 m / sec and the ejection angle is shifted by 1 degree. . In this simulation, the condition was set such that 420 V was applied to the charging electrode 22 and 0 V was applied to the image electrode 31, the auxiliary electrode 32, and the shield electrodes 39A and 39B. The time step between each minute diagram is 100 μsec.
  In this simulation, the ink droplet 52 should geometrically hit the upper shield electrode 39A without entering the through hole 33, but could enter the through hole 33 and pass through the through hole 33 and land on the counter electrode 40. However, the deviation of the landing point with respect to the landing point when ejected vertically was in an unacceptable range of −8 μm. The allowable range is 10% of the diameter of one dot of an image of 600 dpi, that is, 6 μm. Although not geometrically possible, the ink droplet 52 has entered the through-hole 33 because, as shown in FIG. 81, an electrostatic force in the -X direction is obtained in the vicinity of the ink droplet flight control member 30 and returned slightly to the center direction. It was because it was done.
[0176]
  Next, a similar simulation was performed by shifting the ejection angle of the ink droplet 52 by 2 degrees from the perpendicular. Also in this case, it was possible to pass through the through hole 33 as in the case of FIG. 80, but the landing point was shifted by +9 μm and was still NG. Furthermore, the case where the injection angle deviation was 3 degrees was simulated. The result is shown in FIG. In this case, the ejected ink droplet 52 did not enter the through hole 33 and landed on the shield electrode 39A around it, and printing could not be performed. That is, in the apparatus layout of FIG. 70, if the ejection angle of the ink droplet 52 is deviated once, the deviation of the landing point exceeds the allowable range, and if it deviates three times, printing itself cannot be performed.
[0177]
  Therefore, the apparatus according to the present embodiment is configured to correct the deviation of the ejection angle of the ink droplet 52 with a static electric field, that is, a convergent electric field that converges a trajectory missed from the perpendicular to the center of the through hole 33. Since the image electrode 31 and the auxiliary electrode 32 do not have a degree of freedom to share the role of forming the convergence electric field, a convergence electrode for forming the convergence electric field is provided separately from these electrodes.
[0178]
  FIG. 83 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to the present embodiment. In FIG. 83, the first embodiment is described.3The parts similar to those of the apparatus shown in FIG. 70 are denoted by the same reference numerals, and the configuration and function thereof are also the same, and thus the description thereof is omitted. In addition, the first3The effect similar to that of the apparatus of the embodiment is also omitted. As shown in FIG. 83, as the converging electrode 64, a metal plate having a thickness of 0.1 mm and a hole diameter of 80 μm is provided in parallel with the members 23 and 30 between the charging electrode member 23 and the ink droplet flight control member 30. Arranged.
[0179]
  FIG. 84 shows a simulation result when the convergence electrode 64 is grounded and the ejection angle deviation of the ink droplet 52 is set to 1 degree as in FIG. In this simulation, a condition was set in which 440 V was applied to the charging electrode 22 and 0 V was applied to the image electrode 31, the auxiliary electrode 32, and the shield electrodes 39A and 39B. The time step between each minute diagram is 100 μsec. Illustration of the recovery plate is omitted.
  In this simulation, the ink droplet 52 passed through the through-hole 33, but the landing point was shifted by -9 μm. However, the margin through the through-hole 33 was higher than in the case of FIG. 80, and the through-hole 33 could be passed up to an injection angle of 4 degrees. As described above, the margin for printing can be improved from 2 degrees to 4 degrees as compared with the case of FIG. 80, but the deviation of the landing point was very large.
[0180]
  FIG. 85 is a graph showing the relationship between the ink droplet ejection deviation angle and the landing point deviation amount when the inner diameter of the focusing electrode is 80, 120, 160, and 200 μm. The numbers described in FIG. 85 indicate the ejection deviation angle. As shown in the data when the inner diameter of the focusing electrode 64 in FIG. 84 is 80 μm, the ink droplet 52 ejected in the right direction is shifted to the left beyond the center of the through-hole 33. This is probably because the working convergence electric field is too strong. FIG. 86 shows the electric field in the vicinity of the hole of the focusing electrode 64 (inner diameter 80 μm) in this case. Here, the voltages applied to the charging electrode 22 and the focusing electrode 64 were set to 400V and 0V, respectively. From FIG. 86, it can be seen that there is a strong horizontal electric field toward the center when it is slightly shifted from the center of the hole of the focusing electrode 64.
[0181]
Embodiment 16]
  The apparatus of the present embodiment is basically the same as that of the first embodiment.5(See FIG. 83). In order to weaken the horizontal electric field at a point slightly away from the center, only the inner diameter of the converging electrode 64 was expanded from 80 μm to 120 μm without changing the position in the Y direction. In this case, the landing position deviation at the injection deviation angle of 1 degree was −4 μm and was within the allowable range. However, the positional deviation exceeded the allowable value at 2 degrees or more. As shown in the data in the case where the inner diameter of the focusing electrode 64 in FIG. 85 is 120 μm, since there is no positional deviation up to 1 degree and the positional deviation is up to 7 degrees, printing can be performed anyway. Form 15This is a better result than in the case of (1 degree misalignment occurs and printing is possible up to 4 degrees). Looking at the electric field in this case, a strong horizontal electric field still exists at a point slightly away from the center (see FIG. 87).
[0182]
Embodiment 17]
  The apparatus of the present embodiment is basically the same as that of the first embodiment.5(See FIG. 83). In order to weaken the horizontal electric field at a point slightly away from the center, only the inner diameter of the converging electrode 64 was increased from 120 μm to 160 μm while maintaining the position in the Y direction. In this case, as shown in the data when the inner diameter of the converging electrode 64 in FIG. 85 is 160 μm, the positional deviations are all within 6 μm from 1 degree to 6 degrees and the deviation at 7 degrees is −8 μm. It was small.
[0183]
  FIG. 88 shows a simulation result when the convergence electrode 64 having an inner diameter of 160 μm is grounded and the ejection angle deviation of the ink droplet 52 is set to 6 degrees in the apparatus of the present embodiment. In this simulation, a condition was set in which 440 V was applied to the charging electrode 22 and 0 V was applied to the image electrode 31, the auxiliary electrode 32, and the shield electrodes 39A and 39B. The time step between each minute diagram is 100 μsec. Illustration of the recovery plate is omitted.
[0184]
Embodiment 18]
  The apparatus of the present embodiment is basically the same as that of the first embodiment.5(See FIG. 83). In order to weaken the horizontal electric field at a point slightly away from the center, only the inner diameter of the focusing electrode 64 was expanded from 160 μm to 200 μm while maintaining the position in the Y direction. In this case, as shown in the data when the inner diameter of the converging electrode 64 in FIG. 85 is 200 μm, all the positional deviations are within 6 μm from the emission deviation angle of 1 degree to 3 degrees, and the deviations at 4 and 5 degrees are also included. It was small as +8 μm and +11 μm. However, as shown in the simulation result of FIG. 89, the ink droplet 52 could not return to the left at the ejection deviation angle of 6 degrees and hit the ink droplet flight control member 30.
  FIG. 89 shows a simulation result when the convergence electrode 64 having an inner diameter of 200 μm is grounded and the ejection angle deviation of the ink droplet 52 is set to 6 degrees in the apparatus of this embodiment. In this simulation, a condition was set in which 440 V was applied to the charging electrode 22 and 0 V was applied to the image electrode 31, the auxiliary electrode 32, and the shield electrodes 39A and 39B. The time step between each minute diagram is 100 μsec. Illustration of the recovery plate is omitted.
[0185]
  In the apparatus of the present embodiment, the first embodiment described above.7Unlike the case of FIG. 90, the ink droplet 52 could not return to the left and hit the ink droplet flight control member 30 because the horizontal electric field of the flight path of the ink droplet with an ejection deviation angle of 6 degrees was implemented as shown in FIG. Form 17This seems to be because it was too weak. FIGS. 90A and 90B are explanatory views showing electric fields (distribution of electric lines of force) when the inner diameter of the focusing electrode 64 is 160 μm and 200 μm, respectively.
[0186]
  Embodiment 1 above516And 17From the results, there is an optimum value for the horizontal convergence electric field, and if it is too strong, it will be reversed too much to hit the ink droplet flight control member 30, or it will exceed the allowable position deviation in the minus direction, and if it is too weak, it will not return. It can be seen that the ink droplet flight control member 30 is hit or the allowable value of positional deviation is exceeded in the plus direction. Although it is difficult to express the optimum value with a mathematical expression, basically, the maximum amount of horizontal positional deviation from the center is converged to the reverse velocity that just cancels out while flying from there to the counter electrode 40. Give it.
[0187]
  Embodiment 1 above51617And 18In this embodiment, all the focusing electrodes 64 are grounded. However, in order to form a necessary focusing electric field, an appropriate potential may be applied without grounding. However, in this case, if a potential difference is generated between the shield electrode 39A, an electric field for diffusing or converging the charged ink droplet 52 from the center is generated between the convergence electrode 64 and the shield electrode 39A. It becomes complicated. Of course, it is theoretically possible to control using this, but it is not practical. It is safer to ground all except the charging electrode 22 and the image electrode 31, and it is not affected by the displacement of the electrode.
[0188]
  In each of the above embodiments, the case where an image is directly formed on paper as an image forming object has been described. However, the present invention forms an image on an intermediate transfer member having a good surface property as an image forming object. Thereafter, the present invention can also be applied to an image forming apparatus configured to transfer it to paper.
[0189]
【The invention's effect】
  Claims 1 to3According to the invention, since the control electric field for controlling the deflection of the charged ink droplet is formed inside the through-hole surrounded by the image electrode and hardly affected by the electrostatic from the surroundings, Even if the through holes are arranged close to each other, the crosstalk in the control electric field for controlling the charged ink droplets discharged from each nozzle is reduced. Therefore, compared to the case of using a conventional flat deflection electrode as the ink droplet flying control means, it is easy to increase the number of nozzles with high density, and the deviation of the landing position of the ink droplet due to the crosstalk is reduced. Can be smaller. Moreover, the charged ink droplets flying toward the through hole can be deflected with a smaller control voltage.There is an effect.
[0190]
  In particular, according to the invention of claim 2, the inside of the apparatus is prevented from being contaminated by charged ink droplets flying in a direction different from the direction toward the image forming object, and the ink droplets can be reused. effective.
[0191]
MaIn particular, the claims3According to this invention, there is an effect that a plurality of dots of an image can be formed by ink droplets passing through a control electric field forming region formed in one through hole.
[0192]
  Claim451According to the invention, since the control electric field for controlling the deflection of the charged ink droplet is formed inside the through-hole surrounded by the image electrode and hardly affected by the electrostatic from the surroundings, Even if the through holes are arranged close to each other, the crosstalk in the control electric field for controlling the charged ink droplets discharged from each nozzle is reduced. Therefore, compared to the case of using a conventional flat deflection electrode as the ink droplet flying control means, it is easy to increase the number of nozzles with high density, and the deviation of the landing position of the ink droplet due to the crosstalk is reduced. Can be smaller. In addition, since the ink droplets are easily deflected by the deceleration of the charged ink droplets, it is possible to reduce the voltage (control voltage) applied to the image electrode required to deflect the ink droplets by a predetermined distance.There is an effect.
[0193]
  In particular, the claims5Thru27According to the invention, the inside of the apparatus is not contaminated by the charged ink droplets flying in a direction different from the direction toward the image forming object, and the ink droplets can be reused.
[0194]
  In particular, the claims6, 919And 21Thru29According to this invention, there is an effect that the degree of freedom of the layout of the collection container for collecting the charged ink droplets flying in the direction different from the direction toward the image forming object is increased.
[0195]
  In particular, the claims7, 918And 2129According to this invention, there is an effect that it is not necessary to provide a member for guiding the charged ink droplets flying in a direction different from the direction toward the image forming object to the collection container.
[0196]
  In particular, the claims818And 2024According to this invention, since the ink container is also used as the recovery container, there is an effect that the apparatus configuration is simplified.
[0197]
  In particular, the claims913According to this invention, there is an effect that the collection time of each ink droplet is shortened.
[0198]
  In particular, claim 10According to the invention, since the charged ink droplets directed to the collection container are accelerated by the air flow, there is an effect that the configuration of the acceleration means is simplified.
[0199]
  In particular, claim 1113According to the invention, since the charged ink droplets directed to the collection container are accelerated by an electric field that is easy to control, there is an effect that the ink droplets can be collected stably.
[0200]
  In particular, claim 12According to this invention, there is an effect that a ring-shaped planar electrode can be used as each electrode of the pair of recovery acceleration electrodes provided side by side along the flight path of the charged ink droplets toward the recovery container.
[0201]
  In particular, claim 13According to the invention, since the collection acceleration electrode can be used as a pair of deceleration electrodes for forming an electric field for decelerating the charged ink droplet from the ink container toward the through hole, the apparatus configuration is simplified. There is an effect.
[0202]
  In particular, claim 1418According to the invention, since the ink droplets can be ejected from the nozzle holes so that a plurality of charged ink droplets are simultaneously present in the flight path toward the through hole, the effect of increasing the speed of image formation can be achieved. There is.
[0203]
  In particular, claim 18According to the invention, the charged ink droplets ejected from the ink container are shifted in a direction inclined from the initial ejection direction without adopting a configuration in which the image electrode or the like is divided and a potential difference is provided between the electrodes. There is an effect that the flight route toward the through hole and the recovery flight route can be made different.
[0204]
  In particular, the claims19According to this invention, the ink droplets received by the ink droplet recovery member do not remain attached to the surface of the member, but flow along the surface of the member due to their own weight and are smoothly recovered in the recovery container. There is an effect that.
[0205]
  In particular, claim 20According to this invention, there is an effect that ink droplets are not ejected from the recovery port of the ink container.
[0206]
  In particular, claim 21According to this invention, the flying of the charged ink droplet from the ink container toward the through hole and the reverse flight of the charged ink droplet toward the recovery port of the recovery container are not blocked by the auxiliary electrode. In addition, by using a single metal plate for the auxiliary electrode, there is an effect that it is possible to manufacture an auxiliary electrode that is inexpensive, accurate, and excellent in mechanical strength.
[0207]
  In particular, claim 2224According to this invention, the charged ink droplets to be collected in the collection container can be collected at a position away from the nozzle hole of the ink container, and the ink droplets can be easily collected.
[0208]
  In particular, claim 25Thru29According to the invention, even when the particle size of the charged ink droplets to be attached to the image forming object changes and the flying speed thereof changes, the landing point on the image forming object does not change, so that stable image formation can be achieved. It can be carried out. In addition, since the charged ink droplets directed to the collection container are not blocked by the ink droplet flight control member, there is an effect that the ink droplets can be collected stably.
[0209]
  In particular, claim 26According to the invention, by the configuration in which the predetermined voltage is applied to the first image electrode, the second image electrode, and the third image electrode, ink droplet flight control of the charged ink droplet is performed at a relatively low voltage. There is an effect that it can be deflected in the direction along the surface of the member.
[0210]
  In particular, claim 27Thru29According to this invention, there is an effect that the pair of recovery electrodes can accelerate the ink droplets toward the recovery container and recover them more quickly.
[0211]
  In particular, claim 28According to the invention, there is an effect that the manufacturing cost of the recovery electrode and the image electrode can be reduced.
[0212]
  In particular, the claims29According to this invention, since the electric field formed by the recovery electrode does not act on the charged ink droplet passing through the control electric field forming region by the image electrode and moving toward the image forming object, the electric field is directed toward the image forming object. There is an effect that stable image formation can be performed without disturbing the flying of charged ink droplets.
[0213]
  In particular, claim 30Thru 32According to this invention, the voltage (control voltage) applied to the image electrode required for deflecting the charged ink droplet by a predetermined distance can be lowered. Moreover, even when the speed of the charged ink droplet ejected from the ink container is high, the ink droplet can be stably deflected according to the image information.
[0214]
  In particular, claim 31According to this invention, there is an effect that the relative positional accuracy between the auxiliary electrode and the image electrode is improved, and the manufacturing cost of both electrodes can be reduced.
[0215]
  In particular, claim 33Thru37According to the invention, since the charged ink droplet is decelerated with an electric field that is easy to control, there is an effect that the ink droplet can be decelerated more accurately and stably.
[0216]
  In particular, claim 34Thru37According to this invention, there is an effect that a planar electrode can be used as each electrode of the pair of ring-shaped deceleration electrodes as an electrode for decelerating the charged ink droplet toward the through hole.
[0217]
  In particular, claim 35Thru37According to the invention, since the other electrode is also used as the deceleration electrode close to the ink droplet nozzle hole of the ink container among the pair of deceleration electrodes, there is an effect that the apparatus configuration is simplified..
[0218]
MaIn particular, the claims38According to the invention, since the charged ink droplets that pass through the control electric field forming region by the image electrode and are directed to the image forming object are accelerated, there is an effect that the image forming speed can be increased.
[0219]
  In particular, the claims39Thru 42According to the invention, since the charged ink droplets that pass through the control electric field forming region by the image electrode and are directed to the image forming object are deflected by the deflection electrode, the ink that passes through the control electric field forming region formed in one through hole There is an effect that a plurality of dots of an image can be formed by droplets.
[0220]
  In particular, claim 40According to the invention, the effect of the deflection electric field by the deflection electrode on the selective deflection of the charged ink droplet by the control electric field by the image electrode is reduced.
[0221]
  In particular, claim 41According to the invention, it is possible to easily control the applied voltage for forming the plurality of dots.
[0222]
  In particular, claim 42According to the invention, the relative positional accuracy between the deflection electrode and the image electrode is improved, and the cost of manufacturing both electrodes can be reduced.
[0223]
  In particular, claim 43Thru 45According to the present invention, immediately before the charged ink droplet flying in advance passes through the control electric field forming region by the image electrode, or immediately after the subsequent charged ink droplet enters the control electric field forming region, it is applied to the image electrode. Therefore, there is an effect that the discharge interval of the charged ink droplets can be shortened to increase the image forming speed.
[0224]
  In particular, claim 44According to the invention, even if a charged ink droplet adheres to the image electrode and the image electrode and the shield electrode are electrically connected, an excess current does not flow. This has the effect of reducing the risk of breaking the electrical circuit.
[0225]
  In particular, claim 45According to the invention, the relative positional accuracy between the shield electrode and the image electrode is improved, and it is possible to reduce the manufacturing cost of both electrodes.
[0226]
  In particular, the claims46Thru49According to the invention, by converging the charged ink droplet from the nozzle hole of the ink container toward the through hole into the through hole by the converging electrode, even when the discharge angle of the ink droplet discharged from the ink container varies, There is an effect that the ink droplet can be reliably incident on the through-hole, and the selective deflection of the ink droplet according to the image information can be reliably performed.
[0227]
  In particular, the claims47According to the invention, there is an effect that the adjustment range of the variation in the ejection direction of the ink droplet is widened.
[0228]
  In particular, the claims48According to the invention, an unnecessary electric field is not formed between the focusing electrode and the shield electrode provided on the focusing electrode side of the image electrode, and the flying of the charged ink droplet toward the through hole is stable. There is an effect of doing.
[0229]
  In particular, the claims49According to the invention, the charged ink droplets discharged from the ink container reach and adhere to a predetermined position on the image forming object, and there is an effect that stable image formation becomes possible.
[0230]
  More particularly, claim 50According to the invention, since at least one of the electrodes can be formed on a flexible printed circuit (FPC) member that is easy to align the electrode pattern and is inexpensive, the positional accuracy of each electrode is further improved. In addition, the manufacturing cost can be further reduced.
[Brief description of the drawings]
[Figure 1]Reference exampleFIG. 2 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to FIG.
FIG. 2A is a cross-sectional view of an ink droplet flight control member 30 used in the image forming apparatus.
  (B) is a longitudinal sectional view of the ink droplet flight control member 30.
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the particle size of an ink droplet and the highest point in the image forming apparatus.
FIGS. 4A to 4O are explanatory diagrams showing simulation results of reverse movement of charged ink droplets in the image forming apparatus. FIGS.
FIGS. 5A to 5O are explanatory diagrams showing simulation results of a flight path of charged ink droplets adhering to paper in the image forming apparatus.
FIG. 61FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to the embodiment.
FIG. 7 is an explanatory view showing the arrangement of through holes and image electrodes in an ink droplet flight control member 30 used in the image forming apparatus.
FIG. 82FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to the embodiment.
FIGS. 9A to 9O are explanatory diagrams showing simulation results of a flight path of charged ink droplets in an image forming mode of the image forming apparatus.
FIGS. 10A to 10O are explanatory diagrams showing simulation results of the flight path of charged ink droplets in the collection mode of the image forming apparatus.
FIGS. 11A to 11O are explanatory diagrams showing simulation results of a flight path of charged ink droplets in an image forming mode when a voltage applied to a counter electrode of the image forming apparatus is set to 0V.
FIG. 123FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to the embodiment.
FIGS. 13A to 13O are explanatory diagrams showing simulation results of a flight path of charged ink droplets in an image forming mode of the image forming apparatus.
FIGS. 14A to 14O are explanatory diagrams showing simulation results of flying paths of charged ink droplets in the collection mode of the image forming apparatus. FIGS.
FIG. 154FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to the embodiment.
FIGS. 16A to 16O are explanatory diagrams showing simulation results of a flight path of charged ink droplets in an image forming mode of the image forming apparatus.
FIGS. 17A to 17O are explanatory diagrams showing simulation results of the flight path of charged ink droplets in the image forming mode when deflecting in the direction opposite to that in FIG.
FIG. 18 (a) to (o) are the first5Explanatory drawing which shows the simulation result of the flight path | route of the charging ink droplet in the collection | recovery mode of the image forming apparatus which concerns on the comparative example of embodiment.
FIGS. 19A to 19O are explanatory diagrams showing simulation results of the flight path of charged ink droplets in the recovery mode when a voltage (+50 V / −50 V) is applied to the auxiliary electrode pair of the image forming apparatus. .
FIG. 205FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to the embodiment.
FIG. 216FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to the embodiment.
FIGS. 22A to 22O are explanatory diagrams showing simulation results of the flight path of charged ink droplets in the recovery mode of the image forming apparatus. FIGS.
FIGS. 23A to 23O are explanatory diagrams showing simulation results of the flight path of charged ink droplets in the image forming mode of the image forming apparatus.
FIGS. 24A to 24O are explanatory diagrams showing simulation results of the flight path of charged ink droplets in the collection mode when a deflection electrode is added to the image forming apparatus of FIG.
FIGS. 25A to 25O are explanatory diagrams showing simulation results of the flight path of charged ink droplets in the image forming mode of the image forming apparatus. FIGS.
26 (a) to (o) are diagrams illustrating simulation results of a flight path of charged ink droplets in an image forming mode when a voltage (+ 30V / −30V) is applied to a deflection electrode of the image forming apparatus. Figure.
FIGS. 27A to 27O are explanatory diagrams showing simulation results of a flight path of charged ink droplets in an image forming mode when a reverse polarity voltage (−30 V / + 30 V) is applied to the same deflection electrode; FIGS. .
FIG. 28710 is a graph showing a change in flight speed of charged ink droplets in an image forming apparatus according to a comparative example of the embodiment.
FIG. 29 is an explanatory diagram showing an electric force line distribution between the charging electrode and the ink droplet flight control member of the image forming apparatus.
FIG. 307Explanatory drawing which shows electric force line distribution between the charging electrode of the image forming apparatus which concerns on this embodiment, and an ink droplet flight control member.
FIG. 31 is a graph showing a change in flying speed of charged ink droplets in the image forming apparatus.
FIGS. 32A to 32O are explanatory diagrams showing simulation results of the flight path of charged ink droplets in the collection mode of the image forming apparatus. FIGS.
FIGS. 33A to 33O are explanatory diagrams showing simulation results of the flight path of charged ink droplets in the image forming mode of the image forming apparatus. FIGS.
FIG. 34 (a) to (o)8Explanatory drawing which shows the simulation result of the flight path | route of the charging ink droplet in the collection | recovery mode of the image forming apparatus which concerns on the comparative example of embodiment.
FIG. 35 is an explanatory diagram showing an electric force line distribution between the charging electrode and the ink droplet flight control member of the image forming apparatus.
FIG. 368Explanatory drawing which shows electric force line distribution between the charging electrode of the image forming apparatus which concerns on this embodiment, and an ink droplet flight control member.
FIGS. 37A to 37O are explanatory diagrams showing simulation results of the flight path of charged ink droplets in the collection mode of the image forming apparatus. FIGS.
FIG. 389Explanatory drawing which shows electric force line distribution between the charging electrode of the image forming apparatus which concerns on this embodiment, and an ink droplet flight control member.
FIGS. 39A to 39O are explanatory diagrams showing simulation results of the flight path of charged ink droplets in the collection mode of the image forming apparatus. FIGS.
FIG. 40 is a graph showing the relationship between the vertical velocity Vy when entering the non-electric field forming region of the image forming apparatus and the distance Dx from the injection hole to the landing point.
FIG. 410Explanatory drawing of the electrode arrangement | positioning in the simulation performed as a comparative example of the embodiment.
42A to 42O are explanatory diagrams showing simulation results of the flight path of charged ink droplets in the recovery mode of the image forming apparatus according to the comparative example.
FIGS. 43A to 43O are explanatory diagrams showing simulation results of flying paths of charged ink droplets in the image forming mode of the image forming apparatus. FIGS.
44A to 44R are explanatory diagrams showing simulation results of the flight path of charged ink droplets in the collection mode when the ink droplet diameter in the image forming apparatus is changed from 30 μm to 34 μm.
FIGS. 45A to 45O are explanatory diagrams showing simulation results of the flight path of charged ink droplets in the collection mode when the ink droplet diameter in the image forming apparatus is changed from 30 μm to 26 μm.
FIGS. 46A to 46O are explanatory diagrams showing simulation results of the flight path of charged ink droplets in the image forming mode when the particle size of the ink droplets in the image forming apparatus is changed from 30 μm to 34 μm. .
47A to 47O are explanatory diagrams showing simulation results of the flight path of charged ink droplets in the image forming mode when the particle size of the ink droplets in the image forming apparatus is changed from 30 μm to 26 μm. .
FIG. 48 First0FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to the embodiment.
FIG. 49 is an explanatory diagram of electrode arrangement in the simulation of the image forming apparatus.
FIGS. 50A to 50O are explanatory diagrams showing simulation results of the flight path of charged ink droplets in the recovery mode of the image forming apparatus. FIGS.
FIGS. 51A to 51O are explanatory diagrams showing simulation results of flying paths of charged ink droplets in the image forming mode of the image forming apparatus. FIGS.
FIGS. 52A to 52O are explanatory diagrams showing simulation results of flying paths of charged ink droplets in the collection mode when the particle size of the ink droplets of the image forming apparatus is 26 μm. FIGS.
FIG. 53 is an explanatory diagram showing an electric force line distribution between the first and second ink droplet flight control members of the image forming apparatus.
FIGS. 54A to 54O are explanatory diagrams showing simulation results of the flight path of charged ink droplets in the collection mode when the particle size of the ink droplets in the image forming apparatus is 34 μm. FIGS.
FIGS. 55A to 55T are explanatory diagrams showing simulation results of flying paths of charged ink droplets in the image forming mode when the particle size of the ink droplets in the image forming apparatus is 26 μm.
FIGS. 56A to 56O are explanatory diagrams showing simulation results of the flight path of charged ink droplets in the image forming mode when the particle size of the ink droplets in the image forming apparatus is 34 μm.
Fig. 571FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to the embodiment.
FIG. 58 is an explanatory diagram of electrode arrangement in the simulation of the image forming apparatus.
FIGS. 59A to 59O are explanatory diagrams showing simulation results of a flight path of charged ink droplets in an image forming mode of the image forming apparatus. FIGS.
60A to 60O are explanatory diagrams showing simulation results of the flight path of charged ink droplets in the recovery mode of the image forming apparatus.
61 (a) to (o) are the first ones.1FIG. 9 is an explanatory diagram illustrating a simulation result of a flight path of charged ink droplets in a collection mode of an image forming apparatus according to a modification of the embodiment.
FIGS. 62A to 62O are explanatory diagrams showing simulation results of a flight path of charged ink droplets in an image forming mode of an image forming apparatus according to the modification.
FIGS. 63A to 63O are explanatory diagrams showing simulation results of a flight path of charged ink droplets in an image forming mode of an image forming apparatus according to another modification.
Fig. 64 First2FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to the embodiment.
FIG. 65 is an explanatory diagram of electrode arrangement in the simulation of the image forming apparatus.
66A to 66L are explanatory views showing simulation results of the flight path of charged ink droplets in the image forming mode of the image forming apparatus.
67A to 67L are explanatory diagrams showing simulation results of the flight path of charged ink droplets in the recovery mode of the image forming apparatus.
FIG. 68 is a graph showing a relationship between an image signal (control voltage) switching time and a landing point shift amount in the image forming apparatus;
FIG. 69 is a graph showing a relationship between an image signal (control voltage) switching time and a landing point shift amount in the image forming apparatus;
Fig. 70 First3FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to the embodiment.
71A to 71L are explanatory diagrams showing simulation results of the flight path of charged ink droplets in the recovery mode of the image forming apparatus.
72A to 72L are explanatory diagrams showing simulation results of the flight path of charged ink droplets in the image forming mode of the image forming apparatus.
FIG. 73 is an explanatory diagram showing an electric line of force distribution on the upper side of the ink droplet flight control member when −24 V is applied to the image electrode of the image forming apparatus.
FIG. 74 is an explanatory diagram showing an electric force line distribution inside the through hole of the ink droplet flight control member.
75 is an explanatory diagram showing a distribution of electric lines of force on the lower side of the ink droplet flight control member 30. FIG.
Fig. 764Explanatory drawing which shows electrode arrangement | positioning in the ink droplet flight control member of the image forming apparatus which concerns on this embodiment.
77 is an explanatory diagram showing another electrode arrangement in the ink droplet flight control member. FIG.
78A to 78L are explanatory diagrams showing simulation results of the flight path of charged ink droplets in the image forming mode of the image forming apparatus.
FIGS. 79A and 79B are explanatory diagrams showing electric lines of force distribution in the through holes of the ink droplet flight control member of the image forming apparatus. FIGS.
80 (a) to (l) are the first ones.5Explanatory drawing which shows the simulation result of the flight path | route of the charged ink droplet in the image formation mode of the image forming apparatus which concerns on the comparative example of embodiment.
FIG. 81 is an explanatory diagram showing an electric force line distribution between the charging electrode and the ink droplet flight control member in the image forming mode.
FIGS. 82 (a) to 82 (d) show the first5Explanatory drawing which shows the simulation result of the flight path | route of the charged ink droplet in the image formation mode of the image forming apparatus which concerns on the other comparative example of embodiment of this embodiment.
FIG. 83 First5FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to the embodiment.
84A to 84L are explanatory views showing simulation results of the flight path of charged ink droplets in the image forming mode of the image forming apparatus.
FIG. 85 is a graph showing a relationship between an ink droplet ejection deviation angle and a landing position deviation amount of the image forming apparatus.
86 is an explanatory diagram showing an electric force line distribution between a charging electrode and a converging electrode of the image forming apparatus. FIG.
Fig. 87 First6Explanatory drawing which shows electric field line distribution between the charging electrode of the image forming apparatus which concerns on embodiment, and a converging electrode.
88 (a)-(l) are the first ones7Explanatory drawing which shows the simulation result of the flight path | route of the charged ink drop in the image forming apparatus which concerns on this embodiment.
89 (a) to (h) are the first ones.8Explanatory drawing which shows the simulation result of the flight path | route of the charged ink drop in the image forming apparatus which concerns on this embodiment.
FIGS. 90A and 90B are diagrams illustrating electric lines of force distribution when the inner diameter of the focusing electrode of the image forming apparatus is 160 μm and 200 μm, respectively.
FIGS. 91A and 91B are schematic configuration diagrams of an image forming apparatus according to a conventional example. FIGS.
FIG. 92 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to another conventional example.
FIG. 93 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to still another conventional example.
FIG. 94 is an explanatory diagram for explaining the principle of charging and deflection in the image forming apparatus.
FIG. 95 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to still another conventional example.
FIG. 96 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to still another conventional example.
[Explanation of symbols]
  10 Ink container
  11 Base electrode
  12 Nozzle holes
  13 Recovery hole
  20, 22 Charging electrode
  20A, 20B hole
  21 holes
  23 Charging electrode member
  30, 36 Ink droplet flight control member
  31 Image electrode
  31A First image electrode
  31B Second image electrode
  31C Third image electrode
  32 Auxiliary electrode
  33 Through hole
  34 Resin film
  35A, 35B Deflection electrode
  37A, 37B Recovery electrode
  38 Shield electrode
  39A, 39B Shield electrode
  40 Counter electrode
  50 ink
  51 Ink pillar
  52 Charged ink droplets
  52A Ink droplets to be collected
  52B Ink drops for printing
  53 paper
  60A, 60B Deceleration electrode member
  61A, 61B Deceleration electrode
  62 Auxiliary electrode
  62A First auxiliary electrode
  62B Second auxiliary electrode
  62C Third auxiliary electrode
  62D inlet hole
  62E outlet hole
  63 Collection board
  64 Focusing electrode

Claims (50)

一方向に飛翔している帯電インク滴を画像情報に応じて選択的に偏向させることにより、該帯電インク滴を画像形成対象物上に選択的に付着させて該画像形成対象物上に画像を形成する画像形成方法において、
画像情報に応じた制御電圧が印加された画像電極で囲まれた貫通孔に向けて帯電インク滴を飛翔させ、該貫通孔に向かって飛翔する該帯電インク滴を静電力によって減速させた後、該貫通孔を通過しようとする該帯電インク滴を選択的に偏向させることを特徴とする画像形成方法。By selectively deflecting the charged ink droplets flying in one direction according to the image information, the charged ink droplets are selectively attached on the image forming object, and the image is formed on the image forming object. In the image forming method to be formed,
A charged ink droplet is caused to fly toward a through hole surrounded by an image electrode to which a control voltage corresponding to image information is applied, and the charged ink droplet flying toward the through hole is decelerated by an electrostatic force. An image forming method comprising selectively deflecting the charged ink droplets which are to pass through the through hole. 請求項１の画像形成方法において、
上記貫通孔を通過しようとする帯電インク滴のうち、画像形成に用いる帯電インク滴は上記画像形成対象物に向かって飛翔させ、画像形成に用いない帯電インク滴は該画像形成対象物に向かう方向とは異なる方向に飛翔させて回収容器に回収することを特徴とする画像形成方法。 The image forming method according to claim 1.
Among the charged ink droplets that are about to pass through the through hole, the charged ink droplets used for image formation are caused to fly toward the image forming object, and the charged ink droplets not used for image formation are directed toward the image forming object. The image forming method is characterized by flying in a different direction and collecting in a collecting container . 請求項１の画像形成方法において、
画像情報に基づいて、上記画像電極による制御電界形成領域を通過し上記画像形成対象物に向かって飛翔する帯電インク滴を偏向し、該画像形成対象物上における該帯電インク滴の付着位置を変えることを特徴とする画像形成方法。The image forming method 請 Motomeko 1,
Based on the image information, the charged ink droplet that passes through the control electric field forming region by the image electrode and flies toward the image forming object is deflected, and the attachment position of the charged ink droplet on the image forming object is changed. An image forming method. インク容器のノズル孔から帯電インク滴を吐出させるインク滴吐出手段と、該帯電インク滴を画像情報に応じて選択的に偏向させるインク滴飛翔制御手段とを備え、該帯電インク滴を画像形成対象物上に選択的に付着させて該画像形成対象物上に画像を形成する画像形成装置において、
該インク滴飛翔制御手段を、画像電極で囲まれた貫通孔が複数形成されたインク滴飛翔制御部材と、画像情報に応じて、該貫通孔を通過しようとする該帯電インク滴を選択的に偏向させるための制御電圧を該画像電極に印加する制御電圧印加手段とを用いて構成し、
該インク容器から該貫通孔に向かって飛翔する帯電インク滴を静電力によって減速させるインク滴減速手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。An ink droplet ejection unit that ejects a charged ink droplet from a nozzle hole of an ink container; and an ink droplet flight control unit that selectively deflects the charged ink droplet according to image information. In an image forming apparatus that selectively attaches to an object and forms an image on the image forming object,
The ink droplet flight control means selectively selects an ink droplet flight control member in which a plurality of through holes surrounded by image electrodes are formed, and the charged ink droplets that pass through the through holes according to image information. And a control voltage applying means for applying a control voltage for deflecting to the image electrode ,
An image forming apparatus, comprising: an ink droplet decelerating unit that decelerates a charged ink droplet flying from the ink container toward the through hole by electrostatic force . 請求項４の画像形成装置において、
上記画像形成対象物に向かう方向とは異なる方向に飛翔する帯電インク滴を回収するインク滴回収手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 4 .
An image forming apparatus, comprising: an ink droplet collecting unit that collects charged ink droplets flying in a direction different from a direction toward the image forming object. 請求項５の画像形成装置において、
上記インク滴回収手段を、回収したインク滴を収容する回収容器と、上記画像形成対象物に向かう方向とは異なる方向に飛翔する帯電インク滴を受け止めて該回収容器に導くインク滴回収部材とを用いて構成したことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 5 .
The ink droplet recovery means includes: a recovery container that stores the recovered ink droplet; and an ink droplet recovery member that receives the charged ink droplet flying in a direction different from the direction toward the image formation target and guides the charged ink droplet to the recovery container. An image forming apparatus characterized by being configured to use. 請求項５の画像形成装置において、
上記インク滴回収手段を、上記画像形成対象物に向かう方向とは異なる方向に飛翔する帯電インク滴が直接入る回収口を有する回収容器を用いて構成したことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 5 .
An image forming apparatus comprising: a collecting container having a collecting port into which charged ink droplets flying in a direction different from a direction toward the image forming object are directly disposed. 請求項５の画像形成装置において、
上記インク滴回収手段を、上記回収容器として兼用した上記インク容器を用いて構成し、
上記画像形成対象物に向かう方向とは異なる方向に飛翔する上記帯電インク滴の飛翔方向を、該インク容器の回収口に該インク滴が直接入るように設定したことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 5 .
The ink droplet recovery means is configured using the ink container also used as the recovery container,
An image forming apparatus, wherein a flying direction of the charged ink droplet flying in a direction different from a direction toward the image forming object is set so that the ink droplet directly enters the recovery port of the ink container. 請求項６、７又は８の画像形成装置において、
上記回収容器に向かう帯電インク滴を加速する加速手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 6, 7 or 8 .
An image forming apparatus comprising an accelerating unit for accelerating charged ink droplets directed toward the collection container. 請求項９の画像形成装置において、
上記加速手段として、上記回収容器に向かう帯電インク滴を加速する向きの気流を発生させる気流発生手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 9 .
An image forming apparatus, comprising: an airflow generating means for generating an airflow in a direction for accelerating the charged ink droplets toward the recovery container. 請求項９の画像形成装置において、
上記加速手段として、上記回収容器に向かう帯電インク滴を加速する向きの電界を形成する電界形成手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 9 .
An image forming apparatus, comprising: an electric field forming unit that forms an electric field in a direction to accelerate charged ink droplets directed toward the collection container. 請求項１１の画像形成装置において、
上記電界形成手段を、上記回収容器に向かう帯電インク滴の飛翔経路に沿って並べて設けた一対の回収加速電極と、該帯電インク滴を加速する向きの電界を形成するための電圧を該一対の回収加速電極の間に印加する電源とを用いて構成したことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1 1,
A pair of recovery accelerating electrodes provided with the electric field forming means arranged along the flight path of the charged ink droplets toward the recovery container, and a voltage for forming an electric field in a direction for accelerating the charged ink droplets. An image forming apparatus comprising: a power source applied between recovery acceleration electrodes. 請求項１１の画像形成装置において、
上記インク滴減速手段として、上記インク容器から上記貫通孔に向かう帯電インク滴の飛翔経路に沿って、該インク滴を減速する向きの電界を形成するための一対の減速電極を設け、
上記貫通孔に向かう帯電インク滴の飛翔方向と上記回収容器に向かう帯電インク滴の回収飛翔方向とが逆方向であり、
上記回収加速電極として、上記減速電極を兼用したことを特徴とする画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 11.
As the ink droplet decelerating means, a pair of decelerating electrodes for forming an electric field in the direction of decelerating the ink droplet is provided along the flight path of the charged ink droplet from the ink container toward the through hole,
Ri recovery flight direction and a reverse der charged ink droplets toward the flying direction and the collection container charged ink droplets toward the through hole,
An image forming apparatus, wherein the deceleration electrode is also used as the recovery acceleration electrode. 請求項６、７又は８の画像形成装置において、
上記回収容器に回収する帯電インク滴の上記インク容器から上記貫通孔に向かう飛翔経路と上記回収容器に向かう回収飛翔経路とを異ならせたことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 6, 7 or 8 .
An image forming apparatus, wherein a flight path of charged ink droplets collected in the recovery container from the ink container toward the through hole and a recovery flight path toward the recovery container are different. 請求項１４の画像形成装置において、
上記画像電極として、上記インク容器からの飛翔方向と交差する面方向で複数の電極に分割したものを用い、各電極に異なる電圧を印加することにより、該インク容器から吐出した帯電インク滴を初期の吐出方向から傾いた方向にシフトさせながら飛翔させることを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 1 4,
The image electrode is divided into a plurality of electrodes in a plane direction intersecting the flying direction from the ink container, and by applying different voltages to each electrode, the charged ink droplets discharged from the ink container are initialized. An image forming apparatus, wherein the image forming apparatus is caused to fly while shifting in a direction inclined from the discharge direction. 上記帯電インク滴の偏向を補助する電界を形成するための補助電極を、上記画像電極よりも上記インク容器のノズル孔に近い位置に設けた請求項１４の画像形成装置であって、
上記補助電極として、上記インク容器からの飛翔方向と交差する面方向で複数の電極に分割したものを用い、各電極に異なる電圧を印加することにより、該インク容器から吐出した帯電インク滴を初期の吐出方向から傾いた方向にシフトさせながら飛翔させることを特徴とする画像形成装置。An auxiliary electrode for forming an electric field to assist in the deflection of the charged ink droplets, an image forming apparatus according to claim 1 4 provided at a position closer to the nozzle hole of the ink container than the picture electrodes,
The auxiliary electrode is divided into a plurality of electrodes in a plane direction intersecting the flying direction from the ink container, and by applying different voltages to each electrode, the charged ink droplets discharged from the ink container are initially An image forming apparatus, wherein the image forming apparatus is caused to fly while shifting in a direction inclined from the discharge direction. 上記インク滴吐出手段を、上記インク容器のノズル孔から吐出しようとするインク滴を挟むように配置した帯電電極を用いて構成した請求項１４の画像形成装置であって、
上記帯電電極として、上記インク容器からの飛翔方向と交差する面方向で複数の電極に分割したものを用い、各電極に異なる電圧を印加することにより、該インク容器から吐出した帯電インク滴を初期の吐出方向から傾いた方向にシフトさせながら飛翔させることを特徴とする画像形成装置。The ink droplet discharge means, an image forming apparatus according to claim 1 4 constructed by using a charging electrode disposed so as to sandwich the ink droplets to be ejected from the nozzle hole of the ink container,
The charging electrode is divided into a plurality of electrodes in a plane direction intersecting the flying direction from the ink container, and by applying different voltages to each electrode, the charged ink droplets discharged from the ink container are initialized. An image forming apparatus, wherein the image forming apparatus is caused to fly while shifting in a direction inclined from the discharge direction. 上記画像電極の内周面が、上記貫通孔の中心軸について軸対称の形状をしている請求項１４の画像形成装置であって、
上記帯電インク滴を上記貫通孔の中心軸からずらして入射することを特徴とする画像形成装置。The inner circumferential surface of the image electrode, an image forming apparatus according to claim 1 4 that the axisymmetric about the central axis of the through hole,
An image forming apparatus, wherein the charged ink droplets are incident with a shift from a central axis of the through hole. 請求項６の画像形成装置において、
上記インク滴回収部材の帯電インク滴が接触する表面を撥水処理したことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 6 .
An image forming apparatus, wherein the surface of the ink droplet collecting member that contacts the charged ink droplets is subjected to a water repellent treatment. 請求項８の画像形成装置において、
上記インク容器の回収口を、該回収口から上記インク滴が吐出しない程度に該インク容器のノズル孔から離れた位置に形成したことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 8 .
An image forming apparatus, wherein the recovery port of the ink container is formed at a position separated from the nozzle hole of the ink container to such an extent that the ink droplets are not discharged from the recovery port. 上記帯電インク滴の偏向を補助する電界を形成するための補助電極を、上記画像電極よりも上記インク容器のノズル孔に近い位置に設け、上記回収容器を該補助電極を挟んで該画像電極とは反対側に配置した請求項６、７又は８の画像形成装置であって、
上記補助電極として、上記インク容器から上記貫通孔に向かって飛翔する帯電インク滴が通過するための孔と、上記回収容器の回収口に向かって逆飛翔する帯電インク滴が通過するための孔とを有する１枚の金属板を用いたことを特徴とする画像形成装置。An auxiliary electrode for forming an electric field for assisting deflection of the charged ink droplet is provided at a position closer to the nozzle hole of the ink container than the image electrode, and the collection container is sandwiched between the image electrode and the image electrode. Is an image forming apparatus according to claim 6, 7 or 8 disposed on the opposite side,
As the auxiliary electrode, a hole for passing charged ink droplets flying from the ink container toward the through hole, and a hole for passing charged ink droplets flying backward toward the recovery port of the recovery container; An image forming apparatus using a single metal plate having the above. 上記帯電インク滴の偏向を補助する電界を形成するための補助電極を、上記画像電極よりも上記インク容器のノズル孔に近い位置に設け、上記回収容器を該補助電極を挟んで該画像電極とは反対側に配置した請求項６、７又は８の画像形成装置であって、
上記回収容器に回収しようとする帯電インク滴を上記インク容器のノズル孔の方向に加速する電界が形成されないように、上記補助電極の形状、配置及び印加電圧を設定したことを特徴とする画像形成装置。An auxiliary electrode for forming an electric field for assisting deflection of the charged ink droplet is provided at a position closer to the nozzle hole of the ink container than the image electrode, and the collection container is sandwiched between the image electrode and the image electrode. Is an image forming apparatus according to claim 6, 7 or 8 disposed on the opposite side,
Image formation characterized in that the shape, arrangement, and applied voltage of the auxiliary electrode are set so that an electric field for accelerating charged ink droplets to be collected in the collection container in the direction of the nozzle hole of the ink container is not formed. apparatus. 上記帯電インク滴の偏向を補助する電界を形成するための補助電極を、上記画像電極よりも上記インク容器のノズル孔に近い位置に設け、上記回収容器を該補助電極を挟んで該画像電極とは反対側に配置した請求項６、７又は８の画像形成装置であって、
上記回収容器に回収しようとする帯電インク滴の上記インク容器のノズル孔に向かう方向の速度を減速する電界が形成されるように、上記補助電極の形状、配置及び印加電圧を設定したことを特徴とする画像形成装置。An auxiliary electrode for forming an electric field for assisting deflection of the charged ink droplet is provided at a position closer to the nozzle hole of the ink container than the image electrode, and the collection container is sandwiched between the image electrode and the image electrode. Is an image forming apparatus according to claim 6, 7 or 8 disposed on the opposite side,
The shape, arrangement, and applied voltage of the auxiliary electrode are set so that an electric field is formed to reduce the speed of the charged ink droplets to be collected in the collection container in the direction toward the nozzle hole of the ink container. An image forming apparatus. 上記帯電インク滴の偏向を補助する電界を形成するための補助電極を、上記画像電極よりも上記インク容器のノズル孔に近い位置に設け、上記回収容器を該補助電極を挟んで該画像電極とは反対側に配置した請求項６、７又は８の画像形成装置であって、
上記回収容器に回収しようとする帯電インク滴を上記インク容器のノズル孔の方向とは逆方向に加速する電界が形成されるように、上記補助電極の形状、配置及び印加電圧を設定したことを特徴とする画像形成装置。An auxiliary electrode for forming an electric field for assisting deflection of the charged ink droplet is provided at a position closer to the nozzle hole of the ink container than the image electrode, and the collection container is sandwiched between the image electrode and the image electrode. Is an image forming apparatus according to claim 6, 7 or 8 disposed on the opposite side,
The shape, arrangement, and applied voltage of the auxiliary electrode are set so that an electric field for accelerating the charged ink droplets to be collected in the collection container in the direction opposite to the direction of the nozzle holes of the ink container is formed. An image forming apparatus. 請求項６又は７の画像形成装置において、
上記インク容器から吐出した帯電インク滴のうち、上記画像形成対象物に付着させる帯電インク滴を直進して飛翔させるように、且つ上記回収容器に回収する帯電インク滴を上記インク滴飛翔制御部材の表面に沿った方向に偏向させるように、上記画像電極を設けたことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 6 or 7 ,
Among the charged ink droplets ejected from the ink container, the charged ink droplets that adhere to the image forming object travel straight and fly, and the charged ink droplets that are collected in the collecting container are ejected from the ink droplet flight control member. An image forming apparatus comprising the image electrode so as to be deflected in a direction along a surface. 請求項２５の画像形成装置において、
上記画像電極として、帯電インク滴が通過する貫通孔を囲むように配置したリング状の第１の画像電極と、該第１の画像電極のインク滴飛翔方向上流側で帯電インク滴が通過する貫通孔を間に挟み込むように対向させて配置した第２の画像電極及び第３の画像電極とを設け、
上記回収容器に回収する帯電インク滴が飛翔しているときに、該第１の画像電極及び該第２の画像電極に該帯電インク滴の帯電極性と同じ極性の電圧を印加し、該第３の画像電極に該帯電インク滴の帯電極性とは逆極性の電圧を印加することを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 25 ,
As the image electrode, a ring-shaped first image electrode arranged so as to surround a through-hole through which the charged ink droplets pass, and a through-hole through which the charged ink droplets pass upstream of the first image electrode in the ink droplet flight direction A second image electrode and a third image electrode arranged to face each other so as to sandwich the hole,
When the charged ink droplets collected in the collection container are flying, a voltage having the same polarity as the charged polarity of the charged ink droplets is applied to the first image electrode and the second image electrode, A voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the charged ink droplet is applied to the image electrode of the image forming apparatus. 請求項２５の画像形成装置において、
上記回収容器に回収する帯電インク滴を上記インク滴飛翔制御部材の表面に沿った方向に偏向させる向きの電界を形成するための一対の回収電極を設けたことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 25 ,
An image forming apparatus, comprising: a pair of recovery electrodes for forming an electric field in a direction in which the charged ink droplets recovered in the recovery container are deflected in a direction along the surface of the ink droplet flight control member. 請求項２７の画像形成装置において、
上記回収電極を、上記画像電極とともに同一部材上に形成したことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 2 7,
An image forming apparatus, wherein the recovery electrode is formed on the same member together with the image electrode. 請求項２７の画像形成装置において、
上記画像電極による制御電界形成領域を通過した帯電インク滴が画像形成対象物に向かう飛翔経路と、上記回収電極との間に、シールド電極を設けたことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 2 7,
An image forming apparatus, wherein a shield electrode is provided between a flight path of a charged ink droplet that has passed through a control electric field forming region formed by the image electrode toward an image forming object and the recovery electrode. 請求項４の画像形成装置において、
上記貫通孔を囲むように配置した補助電極と、上記帯電インク滴の偏向を補助する電界を形成するための電圧を該補助電極に印加する電源とを設けたことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 4 .
An image forming apparatus comprising: an auxiliary electrode disposed so as to surround the through-hole; and a power source for applying a voltage for forming an electric field for assisting deflection of the charged ink droplet to the auxiliary electrode. 請求項３０の画像形成装置において、
上記補助電極を、上記画像電極とともに同一部材上に形成したことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 3 0,
An image forming apparatus, wherein the auxiliary electrode is formed on the same member together with the image electrode. 上記補助電極を、上記画像電極よりも上記インク容器のノズル孔に近い位置に設けた請求項３０の画像形成装置であって、
上記インク容器から吐出した帯電インク滴が上記画像電極によって形成される制御電界形成領域に到達するまでの飛翔経路において、該インク滴を加速する向きの電界が形成されないように、上記補助電極の形状、配置及び印加電圧を設定したことを特徴とする画像形成装置。 The auxiliary electrode, an image forming apparatus according to claim 3 0 provided at a position closer to the nozzle hole of the ink container than the picture electrodes,
The shape of the auxiliary electrode is such that an electric field for accelerating the ink droplet is not formed in the flight path until the charged ink droplet discharged from the ink container reaches the control electric field forming region formed by the image electrode. An image forming apparatus in which an arrangement and an applied voltage are set . 請求項４の画像形成装置において、
上記インク滴減速手段として、上記貫通孔に向かう帯電インク滴を減速する向きの電界を形成する電界形成手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus 請 Motomeko 4,
An image forming apparatus comprising: an electric field forming unit that forms an electric field in a direction for decelerating the charged ink droplet toward the through hole as the ink droplet decelerating unit. 請求項３３の画像形成装置において、
上記電界形成手段を、上記貫通孔に向かう帯電インク滴の飛翔経路に沿って並べて設けた一対の減速電極と、該帯電インク滴を減速する向きの電界を形成するための電圧を該一対の減速電極の間に印加する電源とを用いて構成したことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 3 3,
A pair of decelerating electrodes provided with the electric field forming means arranged along the flight path of the charged ink droplets toward the through hole, and a voltage for forming an electric field in a direction for decelerating the charged ink droplets. An image forming apparatus comprising: a power source applied between electrodes. 上記インク滴吐出手段を、上記インク容器のノズル孔から吐出しようとするインク滴を挟むように配置した帯電電極を用いて構成した請求項３４の画像形成装置であって、
上記一対の減速電極のうち上記インク容器のノズル孔に近い減速電極として、上記帯電電極を兼用したことを特徴とする画像形成装置。The ink droplet discharge means, an image forming apparatus according to claim 3 4 configured by using the charging electrodes arranged so as to sandwich the ink droplets to be ejected from the nozzle hole of the ink container,
An image forming apparatus, wherein the charging electrode is also used as a deceleration electrode near the nozzle hole of the ink container among the pair of deceleration electrodes. 上記帯電インク滴の偏向を補助する電界を形成するための補助電極を、上記画像電極よりも上記インク容器のノズル孔に近い位置に設けた請求項３４の画像形成装置であって、
上記一対の減速電極のうち上記画像電極に近い減速電極として、上記補助電極を兼用したことを特徴とする画像形成装置。An auxiliary electrode for forming an electric field to assist in the deflection of the charged ink droplets, an image forming apparatus according to claim 3 4 provided at a position closer to the nozzle hole of the ink container than the picture electrodes,
An image forming apparatus, wherein the auxiliary electrode is also used as a deceleration electrode close to the image electrode among the pair of deceleration electrodes. 請求項３４の画像形成装置において、
上記一対の減速電極のうち上記画像形成対象物に近い減速電極として、上記画像電極を兼用したことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 3 4,
An image forming apparatus characterized in that the image electrode is also used as a deceleration electrode close to the image forming object among the pair of deceleration electrodes. 請求項４の画像形成装置において、
上記画像形成対象物に対して上記画像電極とは反対側から対向する位置に配置した対向電極と、上記帯電インク滴の帯電極性とは逆極性の電圧を該対向電極に印加する電源とを設けたことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 4 .
A counter electrode disposed at a position opposite to the image electrode from the side opposite to the image electrode and a power source for applying a voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the charged ink droplet to the counter electrode are provided. An image forming apparatus. 請求項４の画像形成装置において、
上記画像電極と上記画像形成対象物との間の上記帯電インク滴の飛翔を妨げない位置に該インク滴の飛翔経路を挟むように配置した一対の偏向電極と、該画像形成対象物に付着する該インク滴を偏向する向きの電界を形成するための電圧を該偏向電極に印加する電源とを設けたことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 4 .
A pair of deflection electrodes disposed so as to sandwich the flying path of the ink droplets at positions that do not hinder the flying of the charged ink droplets between the image electrode and the image forming object, and adhere to the image forming object An image forming apparatus comprising: a power source for applying a voltage for forming an electric field for deflecting the ink droplets to the deflection electrode. 請求項３９の画像形成装置において、
上記画像電極による制御電界の強度を、上記偏向電極による偏向電界の強度よりも強くしたことを特徴とする画像形成装置。 40. The image forming apparatus according to claim 39 .
An image forming apparatus, wherein the intensity of the control electric field by the image electrode is made stronger than the intensity of the deflection electric field by the deflection electrode. 請求項３９の画像形成装置において、
上記一対の偏向電極の一方を接地し、もう一方に上記帯電インク滴の帯電極性と逆極性の電圧を印加したことを特徴とする画像形成装置。 40. The image forming apparatus according to claim 39 .
An image forming apparatus, wherein one of the pair of deflection electrodes is grounded, and a voltage having a polarity opposite to a charging polarity of the charged ink droplet is applied to the other. 請求項３９の画像形成装置において、
上記偏向電極を、上記画像電極とともに同一部材上に形成したことを特徴とする画像形成装置。 40. The image forming apparatus according to claim 39 .
An image forming apparatus, wherein the deflection electrode is formed on the same member together with the image electrode. 請求項４の画像形成装置において、
上記画像電極の上記インク容器側及び上記画像形成対象物側に、シールド電極を設けたことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 4 .
An image forming apparatus, wherein shield electrodes are provided on the ink container side and the image forming object side of the image electrode. 上記シールド電極を接地し、上記画像電極として、上記貫通孔を間に挟んで対向するように配置した一対の画像電極を用いた請求項４３の画像形成装置であって、
該一対の画像電極の一方を接地し、もう一方に上記帯電インク滴の帯電極性と同極性の電圧を印加したことを特徴とする画像形成装置。Ground the shield electrode, as the image electrodes, an image forming apparatus according to claim 4 3 using a pair of image electrodes disposed so as to face each other between the through holes,
An image forming apparatus, wherein one of the pair of image electrodes is grounded, and a voltage having the same polarity as the charged polarity of the charged ink droplet is applied to the other. 請求項４３の画像形成装置において、
上記シールド電極を、上記画像電極とともに同一部材上に形成したことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 4 3,
An image forming apparatus, wherein the shield electrode is formed on the same member together with the image electrode. 請求項４の画像形成装置において、
上記インク容器から上記貫通孔に向かう帯電インク滴の飛翔経路を囲むように、該帯電インク滴を該貫通孔内に収束する電界を形成するための収束電極を設けたことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 4 .
An image forming system comprising: a converging electrode for forming an electric field for converging the charged ink droplet into the through hole so as to surround a flight path of the charged ink droplet from the ink container toward the through hole. apparatus. 請求項４６の画像形成装置において、
上記収束電極の内径が上記画像電極の内径よりも大きいことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 46 , wherein
An image forming apparatus, wherein an inner diameter of the focusing electrode is larger than an inner diameter of the image electrode. 上記画像電極の上記収束電極側に、接地したシールド電極を設けた請求項４６の画像形成装置であって、
上記収束電極を接地したことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 46 , wherein a grounded shield electrode is provided on the converging electrode side of the image electrode.
An image forming apparatus, wherein the focusing electrode is grounded. 上記インク滴吐出手段を、上記インク容器のノズル孔から吐出しようとするインク滴を挟むように配置した帯電電極を用いて構成した請求項４６の画像形成装置であって、
上記インク容器のノズル孔から吐出した帯電インク滴が上記画像形成対象物上の所定位置に到達して付着するように、上記帯電電極と上記収束電極との間に電位差を形成したことを特徴とする画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 46 , wherein the ink droplet discharge means is configured using a charging electrode arranged so as to sandwich an ink droplet to be discharged from a nozzle hole of the ink container.
A potential difference is formed between the charging electrode and the converging electrode so that the charged ink droplets discharged from the nozzle hole of the ink container reach and adhere to a predetermined position on the image forming object. Image forming apparatus. 請求項４乃至４９のいずれかの画像形成装置において、
上記各電極の少なくとも一つをフレキシブルプリント回路（ＦＰＣ）部材上に形成したことを特徴とする画像形成装置。 50. The image forming apparatus according to claim 4, wherein:
An image forming apparatus, wherein at least one of the electrodes is formed on a flexible printed circuit (FPC) member.
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