JP5009089B2 - Droplet flying apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
この発明は、例えは複写機やプリンタ装置、ファクシミリ装置等に使用してインク液滴等の液滴を飛翔させる液滴飛翔装置及び画像形成装置、特に静電吸引方式で液滴を安定に飛翔させて高画質な画像を安定して形成することに関するものである。 The present invention, for example a copying machine or a printer, the droplet flight instrumentation 置及 beauty image forming apparatus of flying droplets such as ink droplets by using a facsimile apparatus or the like, a droplet especially electrostatic attraction method stable And stably forming a high-quality image.
インクを飛翔させて画像を形成するインクジェット方式の画像形成装置にはピエゾ変換や静電吸引方式が使用されている。特許文献1に示された静電方式のインクジェット画像形成装置は、インク吐出口側に設けた複数の電極、この電極の先端部に対向した位置に設けた対向電極とを有し、意図しない電極からのインクの飛翔をなくすため、インクを吐出するインク吐出点を形成する電極に近接した位置に設けられた電極に高電圧例えば1800Vの電圧を印加してインク吐出点の電位を近接した位置に設けた電極よりも低くしてインク吐出点にインクを集めて近接した電極の先端のインクを少なくしインク吐出点に吐出メニスカスを形成してインク吐出点の電極からインク液滴を飛翔させるようにしている。
Piezoelectric conversion and electrostatic attraction methods are used in an ink jet image forming apparatus that forms an image by flying ink. An electrostatic inkjet image forming apparatus disclosed in
また、特許文献2には、静電吸引方式とエレクトロウエッティング効果によりインク液滴を吐出させる超微細流体ジェット装置が特許文献2に開示されている。特許文献2に示された超微細流体ジェット装置は、液体が供給される超微細径ノズルの内部に飛翔用電極を設け、超微細径ノズル外部には先端外側を覆う電極を設け、この超微細径ノズルの先端に0.05mm以下の距離をおいて対向電極となる基板を配置して構成している。そして超微細径ノズルの先端外部に設けた電極に印加する電圧を制御してエレクトロウエッティング効果により超微細径ノズル内の液体を対向電極側に移動して局所的に電界強度を高めて液滴を飛翔させるようにしている。
特許文献1に示されたインクジェット画像形成装置は、インクを吐出させるために高電圧のパルス電圧を印加するパルス駆動装置を必要とし、高価であるとともに周波数応答性が低いという短所がある。
The inkjet image forming apparatus disclosed in
また、特許文献2に示された超微細流体ジェット装置は、超微細径ノズル内でエレクトロウエッティング効果により液体を移動させるため、毛細管現象が作用して抵抗となるためエレクトロウエッティング効果を発揮させるために300V程度と比較的高い電圧を印加する必要がある。また、高粘度のインクに適用することは困難である。 Moreover, since the ultrafine fluid jet apparatus shown by patent document 2 moves a liquid by the electrowetting effect in an ultrafine diameter nozzle, since a capillary phenomenon acts and becomes resistance, it exhibits an electrowetting effect. Therefore, it is necessary to apply a relatively high voltage of about 300V. Moreover, it is difficult to apply to high viscosity ink.
この発明は、このような短所を改善し、比較的低電圧でインク等を移動して高粘度のインク等でも安定して飛翔させる液滴飛翔装置及び画像形成装置を提供することを目的とするものである。 This invention aims to such disadvantages and improve the situation, to provide a liquid droplet flight instrumentation 置及 beauty image forming apparatus also stably flies at relatively move the ink or the like at a low voltage of the high-viscosity ink or the like It is what.
この発明は、液滴吐出手段と、該液滴吐出手段と対向して配置された対向電極とを有し、前記液滴吐出手段は、飛翔させる液体を保持する液保持部を有する液貯溜部と、前記液保持部に保持された液体を飛翔させる飛翔手段とを有し、前記飛翔手段は、前記液保持部内に設けられた針状の飛翔用電極と、前記飛翔用電極と前記対向電極との間に電界を発生させる電界発生手段と、前記液保持部内に設けられたエレクトロウエッティング用駆動電極(EW用駆動電極)と、前記EW用駆動電極と前記液貯溜部内の液体との間に電圧を印加して前記液保持部の液体をエレクトロウエッティング現象で前記電界発生手段の飛翔用電極で発生する電界内に移動する飛翔制御手段とを有し、前記電界発生手段により前記飛翔用電極と前記対向電極との間に高電圧を印加させた状態で前記飛翔制御手段により前記EW用駆動電極と前記液貯溜部内の液体との間に低電圧を印加して、前記液滴吐出手段と対向電極の間に配置した媒体に液滴を飛翔させる液滴飛翔装置において、前記EW用駆動電極は前記飛翔用電極の外周面に沿って前記飛翔用電極と一体に形成され、前記EW用駆動電極の外周面に絶縁撥水膜を有し、前記絶縁撥水膜に沿って形成された溝により前記液貯溜部の液保持部を形成することを特徴とする。 The present invention includes a liquid storage section having a liquid discharge section and a counter electrode disposed opposite to the liquid droplet discharge section, and the liquid droplet discharge section includes a liquid holding section that holds a liquid to be ejected. And flying means for flying the liquid held in the liquid holding part, the flying means comprising a needle-like flying electrode provided in the liquid holding part, the flying electrode and the counter electrode An electric field generating means for generating an electric field between the electrode, an electrowetting drive electrode (EW drive electrode) provided in the liquid holding part, and between the EW drive electrode and the liquid in the liquid storage part A flying control means for applying a voltage to the liquid holding portion to move the liquid in the liquid holding portion into an electric field generated by the flying electrode of the electric field generating means by an electrowetting phenomenon, and the electric field generating means Between the electrode and the counter electrode A medium placed between the droplet discharge means and the counter electrode by applying a low voltage between the EW drive electrode and the liquid in the liquid reservoir by the flight control means in a state where a high voltage is applied. The EW drive electrode is integrally formed with the flying electrode along the outer peripheral surface of the flying electrode, and the insulating water repellent is formed on the outer peripheral surface of the EW drive electrode. A liquid holding part of the liquid storage part is formed by a groove formed along the insulating water-repellent film .
前記液貯溜部の液保持部は、スリット状又は貫通孔で形成されている。 The liquid holding part of the liquid storage part is formed in a slit shape or a through hole.
また、前記EW用駆動電極は前記飛翔用電極の外周面に沿って前記飛翔用電極と一体に形成され、前記EW用駆動電極の外周面に絶縁撥水膜を有することが望ましい。 The EW driving electrode is preferably formed integrally with the flying electrode along the outer peripheral surface of the flying electrode, and has an insulating water repellent film on the outer peripheral surface of the EW driving electrode.
また、前記飛翔用電極の先端部を先鋭にすることが望ましい。 In addition, it is desirable to sharpen the tip of the flying electrode.
さらに、前記EW用駆動電極を、前記液保持部の前記飛翔用電極と平行な壁面に設けても良い。 Further, the EW drive electrode may be provided on a wall surface parallel to the flying electrode of the liquid holding portion.
また、前記飛翔用電極を前記液保持部の壁面に設け、前記EW用駆動電極を、前記飛翔用電極を設けた前記液保持部の壁面と対向する壁面に設けての良い。 The flying electrode may be provided on the wall surface of the liquid holding portion, and the EW drive electrode may be provided on the wall surface facing the wall surface of the liquid holding portion provided with the flying electrode.
この発明の画像形成装置は、前記いずれかの液滴飛翔装置により記録媒体にインク滴を飛翔させて画像を形成することを特徴とする。 The image forming apparatus of the present invention is characterized in that an ink droplet is ejected onto a recording medium by any one of the droplet ejecting apparatuses described above.
この発明の液滴飛翔装置は、液貯溜部の液体を保持する液保持部に配置した飛翔用電極と対向電極との間に高電圧を印加させた状態で飛翔制御手段によりEW用駆動電極と液貯溜部内の液体との間に低電圧を印加して、液保持部の液体をエレクトロウエッティング現象により飛翔用電極で発生する電界内に移動して液滴吐出手段と対向電極の間に配置した媒体に液滴を飛翔させる。そして、EW用駆動電極を飛翔用電極の外周面に沿って飛翔用電極と一体に形成し、EW用駆動電極の外周面に絶縁撥水膜を有し、この絶縁撥水膜に沿って形成された溝により液貯溜部の液保持部を形成する。よって、簡単な構成で飛翔用電極とEW用駆動電極及び液保持部を形成することができる。 The droplet flying device according to the present invention is configured such that a high voltage is applied between the flying electrode disposed in the liquid holding portion that holds the liquid in the liquid storage portion and the counter electrode, and the EW drive electrode is used by the flying control means. A low voltage is applied between the liquid in the liquid reservoir and the liquid in the liquid holder is moved into the electric field generated by the flying electrode due to the electrowetting phenomenon and placed between the droplet discharge means and the counter electrode. A droplet is caused to fly on the medium . The EW driving electrode is formed integrally with the flying electrode along the outer peripheral surface of the flying electrode, and has an insulating water repellent film on the outer peripheral surface of the EW driving electrode, and is formed along the insulating water repellent film. A liquid holding part of the liquid storage part is formed by the groove formed. Therefore, the flying electrode, the EW drive electrode, and the liquid holding portion can be formed with a simple configuration.
また、飛翔用電極に駆動電圧を印加してスリットや貫通孔で構成する液保持部内の液体をエレクトロウエッティング現象により飛翔用電極の先端部まで移動することにより、高粘度の液体を安定して飛翔させることができる。 In addition, by applying a driving voltage to the flying electrode and moving the liquid in the liquid holding part composed of slits and through-holes to the tip of the flying electrode by electrowetting phenomenon, the liquid with high viscosity can be stabilized. You can fly.
また、EW用駆動電極を飛翔用電極の外周面に沿って飛翔用電極と一体に形成し、EW用駆動電極の外周面に絶縁撥水膜を設けることにより、飛翔用電極とEW用駆動電極の構成を簡略化できるとともに液保持部内に安定して配置することができる。 Further, the flying electrode and the EW driving electrode are formed by forming the EW driving electrode integrally with the flying electrode along the outer peripheral surface of the flying electrode and providing an insulating water-repellent film on the outer peripheral surface of the EW driving electrode. This configuration can be simplified and can be stably disposed in the liquid holding portion.
また、飛翔用電極の先端部を先鋭にすることにより、液保持部内の液体をエレクトロウエッティング現象により飛翔用電極の先端部まで移動することができるとともに、発生する電界強度を高めて液滴の飛翔効率を高めてより高速化を図ることができる。 In addition, by sharpening the tip of the flying electrode, the liquid in the liquid holding unit can be moved to the tip of the flying electrode by electrowetting phenomenon, and the generated electric field strength is increased to reduce the droplets. Higher speed can be achieved by increasing flight efficiency.
さらに、EW用駆動電極を、液保持部の飛翔用電極と平行な壁面に設けたり、飛翔用電極を液保持部の壁面に設け、EW用駆動電極を飛翔用電極を設けた液保持部の壁面と対向する壁面に設けることにより、エレクトロウエッティング現象により液保持部内の液体を飛翔電極の先端部に効率良く移動することができる。 Further, the EW drive electrode is provided on the wall surface parallel to the flying electrode of the liquid holding unit, the flying electrode is provided on the wall surface of the liquid holding unit, and the EW driving electrode is provided on the liquid holding unit provided with the flying electrode. By providing it on the wall surface facing the wall surface, the liquid in the liquid holding portion can be efficiently moved to the tip of the flying electrode by the electrowetting phenomenon.
また、この発明の液滴飛翔装置により記録媒体にインク滴を飛翔させて画像を形成することにより、高画質の画像を安定して形成するとともに印字速度の高速化を図ることができる。 In addition, by forming an image by ejecting ink droplets onto a recording medium with the droplet ejecting apparatus of the present invention, it is possible to stably form a high-quality image and increase the printing speed.
図1は、この発明の液滴飛翔装置の構成を示す断面図である。図に示すように、液滴飛翔装置1は、液滴吐出手段2と、液滴吐出手段2と対向して配置された対向電極3を有する。液滴吐出手段2は、液貯溜部4と飛翔手段5を有する。液貯溜部4にはスリット又は貫通孔(以下、スリットという)6を有し、絶縁性を有する材料で形成されている。飛翔手段5は、図2の断面図に示すように、棒状の飛翔用電極7と、飛翔用電極7の外周面に設けられた絶縁膜8と、絶縁膜8の外周面に設けられたエレクトロウエッティング用駆動電極(以下、EW用駆動電極という)9と、EW用駆動電極9の外周面を覆う絶縁膜10及び絶縁膜10の外周面に設けられた撥水膜11を有し、先端部が液貯溜部4のスリット6より僅かに突出してスリット6内に設けられている。このスリット6には液体を吸収する材料、例えばスポンジを設けても良い。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a droplet flying device according to the present invention. As shown in the figure, the
飛翔用電極7は導電性と耐放電性を有する材料、例えば銅やタングステンあるいはカーボン等で、外径が0.005〜0.03mm、例えば0.015mmに形成されている。EW用駆動電極9は導電性が良い材料、例えば銅やタングステンあるいはカーボン等で、厚さは0.001〜0.005mm、例えば0.001mmに形成されている。この飛翔用電極7とEW用駆動電極9はエッチングやスパッタ法やCVD法で形成される。絶縁膜8と絶縁膜10は絶縁性と耐放電性の良い材料、例えばSiO2で、厚さは0.001〜0.005mm、例えば0.001mmで形成されている。撥水膜11は例えばフッ素系の樹脂で形成されている。液貯溜部4には絶縁性を有し、高粘度の液体12、例えば粘度が8mPa・s以上のインクが貯溜され、スリット6の幅は飛翔用電極7の外径に応じて定められ、飛翔用電極7の外径が0.015mmの場合、例えば飛翔したインクを補充するに十分な流路断面積が確保できるように0.2mm程度に形成されている。対向電極3は導電性が良い材料、例えば銅で形成され、飛翔用電極7の先端と0.01〜0.5mm、例えば0.2mmだけ隔てて配置されている。
The
飛翔用電極7はバイアス電源13を介して対向電極3に接続され、バイアス電源13から例えば2kV程度の高電圧のバイアス電圧が印加される。EW用駆動電極9は、駆動電源14と飛翔制御部15を介して液貯溜部4の液体12に接続され、100V以下の低電圧の駆動電圧が印加される。このバイアス電源13と駆動電源14及び飛翔制御部15は、図3のブロック図に示すように、制御装置16により制御される。
The
この液滴飛翔装置1で液滴吐出手段2と対向電極3との間に搬送された媒体17に液貯溜部4内の液体12の液滴を飛翔させるとき、制御装置16はバイアス電源13から飛翔用電極7に高電圧を印加して、図1に示すように、飛翔用電極7と対向電極3の間に電界18を発生させている。このとき、液貯溜部4のスリット6内の液体12のスリット6側の表面は飛翔手段5の撥水膜11の撥水効果により生じるメニスカスにより飛翔用電極7の電界18外であるスリット6内に位置している。この状態で制御装置16は飛翔制御部15をオン・オフ制御して駆動電源14からEW用駆動電極9に低電圧の駆動電圧を印加する。EW用駆動電極9に駆動電圧が印加されると、スリット6内の液体12はエレクトロウエッティング現象により、図4に示すように、飛翔用電極7の先端部まで移動する。すなわち、EW用駆動電極9と液貯溜部4内の液体12との間に駆動電圧を印加して液体12に電荷を与えて帯電すると、液体12の表面張力が低下して撥水膜11との濡れ性が良くなったようになり、スリット6内の液体12の表面が飛翔用電極7の先端部まで移動する。この液体12の表面が移動した飛翔用電極7の先端部と対向電極3の間には高電界が発生しているため、飛翔用電極7の先端部まで移動した液体12は電界に沿って対向電極3へ向かって飛翔して媒体17に液滴12aを着弾させる。
When the
このようにEW用駆動電極9に印加する低電圧、例えば100V以下の駆動電圧をオン・オフ制御するだけで液貯溜部4内の液体12の液滴12aを飛翔させることができ、飛翔制御部15の構成を簡略化して液滴飛翔装置1を低コストにすることができる。
In this way, the
また、飛翔用電極7に駆動電圧を印加してスリット6内の液体12をエレクトロウエッティング現象により飛翔用電極7の先端部まで移動することにより、高粘度の液体12を安定して飛翔させることができる。
In addition, by applying a driving voltage to the flying
この液滴飛翔装置1を使用した画像形成装置について説明する。画像記録装置は、図5(a)の斜視図と(b)の断面図に示すように、液滴飛翔装置1のスリット6を有する液貯溜部4に複数の飛翔手段5a〜5nが画像解像度ピッチで櫛歯状に配列された1次元吐出ユニット20を有する。この飛翔手段5a〜5nの針状の飛翔用電極7の先端部に対向して対向電極3が設けられ、各飛翔用電極7と対向電極3の間に搬送ベルト68で搬送されている記録用紙17が供給される。そして飛翔手段5a〜5nの飛翔用電極7はバイアス電源13に接続され、EW用駆動電極9はそれぞれ飛翔制御部15a〜15nを介して駆動電源14に接続され、対応する飛翔用電極7が設けられた近傍のインク12を帯電させる。複数の飛翔手段5a〜5nの飛翔用電極7は、液貯溜部4内に配置されない後端部が一体に連結されている。この連結された飛翔用電極7はエッチングにより一定微小間隔で形成すると良い。
An image forming apparatus using the
この1次元吐出ユニット20を有する画像形成装置51は、図6の斜視図に示すように、装置本体に装着され記録用紙を収容する給紙トレイ52と、装置本体に装着され画像が記録された記録用紙をストックする排紙トレイ53とを有する。装置本体の上側には上面カバー54を開閉可能に設けている。また、装置本体の前面55の一端部には、前方側に突き出し、上面カバー54よりも低い位置にカートリジ装填部56を有し、このカートリッジ装填部56の上面に操作キーや表示器などの操作部57が設けられている。カートリッジ装填部56は、その前面に開閉可能な前カバー58を有し、前カバー58を開状態にすることにより、インクを補充するメインタンクであるインクカートリッジ59を脱着できるようになっている。
As shown in the perspective view of FIG. 6, the
この画像記録装置51の機構部は、キャリッジ移動方式やラインヘッド方式のいずれを使用しても良い。キャリッジ移動方式の機構部は、図7(a)の側面構成図と(b)の平面構成図に示すように、装置本体51の側板に横架したガイド部材であるガイドロッド61とステー62とによりキャリッジ63を主走査方向に摺動自在に保持し、主走査モータによってキャリッジ主走査方向に移動走査する。このキャリッジ63には、液滴飛翔装置1を使用してイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の各色のインク滴を飛翔させる4個の1次元インク吐出ユニット20を装着している。また、キャリッジ63には、1次元吐出ユニット20に各色のインクを供給するための各色の液体容器であるサブタンク64を搭載している。このサブタンク64には各インクカートリッジ59からインクが補充供給される。ラインヘッド方式の機構部は、図8(a)の側面構成図と(b)の平面構成図に示すように、ヘッドホルダ631に記録用紙17の紙幅に対応する幅を有する1次元吐出ユニット20が単体又は複数配列して記録用紙17を等速移動しながら印字する。
The mechanism of the
給紙トレイ52の用紙積載部(圧板)65上に積載した記録用紙17を給紙するための給紙部として、用紙積載部65から記録用紙17を1枚ずつ分離給送する半月コロ(給紙コロ)66と、給紙コロ66に対向し、摩擦係数の大きな材質からなり、給紙コロ66側に付勢されている分離パッド67を有する。この給紙トレイ52から給紙された記録用紙17をガイド68から1次元吐出ユニット20の下方側で搬送するための搬送部として、記録用紙17を搬送するための搬送ベルト69と、給紙部からガイド67を介して送られる記録用紙17を搬送ベルト69との間で挟んで搬送するためのカウンタローラ70と、略鉛直上方に送られる記録用紙17を略90度方向転換させて搬送ベルト69上に倣わせるための搬送ガイド71と、押さえ部材72で搬送ベルト69側に付勢された先端加圧コロ73とを備えている。また、搬送ベルト69の裏側には1次元インク吐出ユニット20の各飛翔手段5と対向して対向電極3が設けられている。搬送ベルト69は、無端状ベルトであり、搬送ローラ74とテンションローラ75との間に掛け渡されて周回するように構成している。この搬送ベルト69を2層構造にして、内側を金属例えばニッケルのような導電部材とすると良い。また、搬送ベルト69の導電部材に搬送ローラ74から高電圧を印加すると対向電極3の代わりに利用することができる。
As a paper feed unit for feeding the
1次元吐出ユニット20で記録された記録用紙17を排紙するための排紙部として、搬送ベルト69から記録用紙17を分離するための分離爪76と排紙ローラ77及び排紙コロ78とを備え、排紙ローラ77の下方に排紙トレイ53を備えている。また、装置本体51の背面部には両面給紙ユニット79が着脱自在に装着されている。この両面給紙ユニット79は搬送ベルト69の逆方向回転で戻される記録用紙17を取り込んで反転させて搬送ベルト69に再度送る。この両面給紙ユニット79の上面には手差し給紙部80が設けられている。
As a paper discharge unit for discharging the
この画像形成装置で記録用紙17に印字するときは、印字する画像データに応じて1次元吐出ユニット20の飛翔手段5a〜5nのEW用駆動電極9に印加する駆動電圧をそれぞれ飛翔制御部15a〜15nでオン・オフして所定の飛翔用電極7で発生している電界によりインク滴12aを飛翔させて、図5(a)に示すように、記録用紙17に着弾して記録する。このインク滴12aを飛翔させるときの動作速度はEW用駆動電極9に駆動電圧を印加したときのエレクトロウエッティング現象によりインク12が飛翔用電極7の先端部まで移動する速度による。このインク12の移動速度はインク12の粘性により異なり、例えば100μm移動するのに0.1msec要した場合、印字速度は120ppmに相当し、高速化を図ることができる。
When printing on the
このように1次元吐出ユニット20はスリット6を有する液貯溜部4と複数の飛翔手段5a〜5nで構成するから、簡単な構造で小型化と軽量化を図ることができるとともに可動する駆動部や加熱部を必要としないから信頼性と耐久性を高めることができる。
As described above, the one-
また、液貯溜部4を複数の飛翔手段5a〜5nで共用して液貯溜部4のスリット6を含めてインク流路を形成するから、高粘度のインクを安定してスリット6内に供給することができ、印字速度の高速化と高画質化を図ることができる。
Further, since the liquid reservoir 4 is shared by the plurality of flying means 5a to 5n and the ink flow path is formed including the
また、複数の飛翔手段5a〜5n毎に個別液室を設ける必要がないから、容易に作製でき、作製時の歩留まりを向上することができる。さらに、液貯溜部4を個別液室に区分しないから、液貯溜部4をインク流路として利用することができ、高粘度のインクを安定して連続的に供給することができ、印字速度の高速化を図ることができる。 Moreover, since it is not necessary to provide an individual liquid chamber for each of the plurality of flying means 5a to 5n, it can be easily manufactured and the yield at the time of manufacturing can be improved. Furthermore, since the liquid storage section 4 is not divided into individual liquid chambers, the liquid storage section 4 can be used as an ink flow path, and high-viscosity ink can be supplied stably and continuously. The speed can be increased.
また、1次元吐出ユニット20を少なくとも2列、スリット6と直交する方向に並列に配置することにより、大ドット化や高速化に対応することができる。
Further, by arranging the one-
さらに、1次元吐出ユニット20を少なくとも2列、スリット6の方向に1/2画素ずる位相をずらして配置することにより、高密度化を図ることができる。
Furthermore, by arranging the one-
前記説明では画像形成装置に1次元吐出ユニット20を使用した場合について説明したが、図9の斜視図に示すように、複数の飛翔手段5ij(i=a〜n,j=a〜m)を2次元に配置した2次元吐出ユニット21を使用しても良い。
In the above description, the case where the one-
この2次元吐出ユニット21を使用した画像形成装置は、記録用紙17を搬送しながら複数の飛翔手段5ijのEW用駆動電極9に飛翔制御部15ijで画像データに応じて駆動電圧を印加してフラッシュ印字することにより、印字速度をより高速化することができる。例えば記録用紙17の搬送速度を1m/secとした場合、印字速度は286ppmに相当し、高速に印字することができる。
The image forming apparatus using the two-
また、インク12の粘性が高い場合は、EW用駆動電極9に駆動電圧を印加したときのエレクトロウエッティング現象によりインク12が飛翔用電極7の先端部まで移動する速度は遅くなる。このインク12の移動速度が遅くなっても、図10の波形図に示すように、画素信号が入力してEW用駆動電極9に駆動電圧を印加してエレクトロウエッティング現象によりインク12が飛翔用電極7の先端部まで移動すると飛翔用電極7で発生している電界によりインク滴12aが飛翔するから、インク12が飛翔用電極7の先端部まで移動する速度が例えば210msecと遅くても印字速度は286ppm程度が可能であり、高粘度のインク12を使用しても高速に印字することができる。
Further, when the viscosity of the
また、この2次元吐出ユニット21を、図11(a)の画像形成装置51の機構部の側面構成図に示すように、記録領域の前後に設けた搬送ローラ対741とテンションローラ対751で記録用紙17を搬送する搬送経路に設け、2次元吐出ユニット21と相対する対向電極3を記録用紙17の搬送ガイドにすることにより、記録用紙17に画像を高速で印字することができる。また、図11(b)に示すように、ロール状の記録用紙17の搬送路に2次元吐出ユニット21を配置したり、(c)に示すように、ロール状の記録用紙17の搬送路にイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の2次元吐出ユニット21Y、21C、21M、21Bkを配置することにより、単色の画像やフルカラーの画像を高速で印字することができるとともに画像形成装置の小型化を図ることができる。
Further, the two-
さらに、図12に示すように、ロール紙の記録用紙17の搬送路に例えば4個の2次元吐出ユニット21A〜21Dを設け、基準位置(x1,y1)に対して例えば第1の2次元吐出ユニット21AをX方向とY方向に−1/2画素ずらし、第2の2次元吐出ユニット21BをX方向に−1/2画素、Y方向に+1/2画素ずらし、第3の2次元吐出ユニット21CをX方向に+1/2画素、Y方向に−1/2画素ずらし、第4の2次元吐出ユニット21DをX方向に+1/2画素、Y方向に+1/2画素ずらして配列して、4個の2次元吐出ユニット21A〜21Dに同じ画素信号により駆動電圧を印加することにより、例えば画素密度600dpiを1200dpiと高密度化を図ることができる。
Further, as shown in FIG. 12, for example, four two-
また、図13に示すように、記録用紙17の搬送路の搬送方向に沿って表側と裏側に2次元吐出ユニット21を交互配置することにより記録用紙17の両面に連続的に印刷することができ、印字効率を向上することができる。さらに、記録用紙17の搬送路の表側と裏側にイエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(Bk)の2次元吐出ユニット21Y、21C、21M、21Bkを交互に配置することにより記録用紙17に飛翔したインクの乾燥時間を確保することができる。
In addition, as shown in FIG. 13, the two-
前記説明では液滴吐出手段2の飛翔手段5を液貯溜部4とは独立して設けた場合について説明したが、図14(a)と(b)の断面図に示すように、飛翔手段5を液貯溜部4のスリット6を形成する壁面4aに沿って配置し、飛翔手段5を液貯溜部4の一方の壁面4aと一体にしても良い。この場合、飛翔用電極7の外周面を覆った絶縁膜8の外周面の半分に領域にEW用駆動電極9を設け、このEW用駆動電極9の外周面を絶縁膜10と撥水膜11を覆い、飛翔用電極7の外周面を覆った絶縁膜8のEW用駆動電極9を設けなかった領域を液貯溜部4のスリット6を形成する一方の壁面4aに沿って固定する。
In the above description, the flying means 5 of the droplet discharge means 2 has been described as being provided independently of the liquid reservoir 4, but the flying means 5 is shown in the cross-sectional views of FIGS. May be disposed along the
このように飛翔手段5を液貯溜部4のスリット6を形成する一方の壁面4aに沿って設けることにより、飛翔手段5を安定に保持することができるとともに、飛翔手段5を簡単に保持することができる。
Thus, by providing the flying means 5 along one
ここで図14(a)は飛翔用電極7全体を液貯溜部4のスリット6を形成する壁面4aに沿わせた場合、図14(b)は飛翔用電極7の電界を発生する先端部を液貯溜部4のスリット6を形成する壁面4aから一定間隔だけ離した場合を示す。図14(b)に示すように、飛翔用電極7の電界を発生する先端部を壁面4aから離すことにより、発生する電界をより安定化することができる。
14A shows a case where the entire flying
前記各説明では液滴吐出手段2の飛翔手段5を飛翔用電極7とEW用駆動電極9を一体に形成した場合について説明したが、図15の断面図に示すように、液貯溜部4のスリット6内に外周面を撥水膜11で覆った飛翔用電極7を配置し、液貯溜部4のスリット6を形成する両壁面4a,4bの飛翔用電極7と対応する部分にEW用駆動電極9を設けても良い。この場合、EW用駆動電極9の外周面を絶縁膜10で覆い、絶縁膜10の壁面4a,4bに対する取付面以外を撥水膜11で覆えば良い。
In each of the above explanations, the flying means 5 of the droplet discharge means 2 has been described in the case where the flying
このように液貯溜部4のスリット6を形成する両壁面4a,4bにEW用駆動電極9を設けることにより、エレクトロウエッティング現象によりインク12を飛翔用電極7の先端部まで効率良く移動することができ、印字速度をより高速化することができる。
In this way, by providing the
また、1次元吐出ユニット20や2次元吐出ユニット21を形成するとき、複数の飛翔用電極7を、図16に示すように、エッチング等で櫛歯状に一体に形成し、各飛翔用電極7の外周面に絶縁膜8を形成することにより、飛翔用電極対22を容易に作製することができる。
When forming the one-
さらに、図17に示すように、各飛翔用電極7の先端を先鋭にすることにより、各飛翔用電極7で発生する電界をより安定にするとともにエレクトロウエッティング現象により移動するインク12を飛翔用電極7の先端部まで容易に移動することができ、印字速度のより高速化を図ることができる。
Further, as shown in FIG. 17, by sharpening the tip of each flying
また、図18に示すように、EW用駆動電極9を飛翔用電極7と一体に形成し、液貯溜部4のスリット6を形成するの両壁面4a,4bにも撥水膜11を設けても良い。
Further, as shown in FIG. 18, the
前記説明では液貯溜部4のスリット6にあるインク12を飛翔用電極7の先端にエレクトロウエッティング現象により移動する場合について説明したが、図19(a)の側面図と(b)の下面図に示すように、スリット6の代わりに飛翔用電極7を有する飛翔手段5にU字状やV字状あるいは螺旋状のインク導路23を1又は複数設けて、液貯溜部4に貯溜したインク12をインク導路23に導き、このインク12をエレクトロウエッティング現象により飛翔用電極7の先端に移動するようにしても良い。
In the above description, the case where the
また、前記説明では画像形成装置のインク滴12aを飛翔させる1次元吐出ユニット20や2次元吐出ユニット21でインク滴12aを飛翔させる液滴飛翔装置1の飛翔手段5に棒状の飛翔用電極7を設けた場合について説明したが、図20(a)に示すように、飛翔用電極7の液貯溜部4のスリット6内に配置する先端部を偏平型形状にしたり、図20(b)に示すように、飛翔用電極7の液貯溜部4のスリット6内に配置する先端部を円筒型形状にしたり、図20(c)に示すように、飛翔用電極7の液貯溜部4のスリット6内に配置する先端部を球形型形状にしたり、図20(d)に示すように、飛翔用電極7の液貯溜部4のスリット6内に配置する先端部を円錐台型形状にして先端に先鋭部を設けたり、図20(e)に示すように、液貯溜部4のスリット6内に配置する飛翔用電極7をボールペン型形状等の各種形状を採用することができる。
In the above description, the rod-
1;液滴飛翔装置、2;液滴吐出手段、3;対向電極、4;液貯溜部、
5;飛翔手段、6;スリット、7;飛翔用電極、8;絶縁膜、9;EW用駆動電極、
10;絶縁膜、11;撥水膜、12;液体(インク)、13;バイアス電源、
14;駆動電源、15;飛翔制御部、16;制御装置、17;媒体(記録用紙)、
20;1次元吐出ユニット、21;2次元吐出ユニット、
22;櫛歯状の飛翔用電極、23;インク導路、51;画像形成装置。
DESCRIPTION OF
5; flying means, 6; slit, 7; flying electrode, 8; insulating film, 9; driving electrode for EW,
10; insulating film, 11; water repellent film, 12; liquid (ink), 13; bias power supply ,
14; drive power supply, 15; flight control unit , 16; control device, 17; medium (recording paper),
20; one-dimensional discharge unit, 21; two-dimensional discharge unit,
22; comb-like flying electrodes; 23; ink guide; 51; image forming apparatus.
Claims (8)
前記EW用駆動電極は前記飛翔用電極の外周面に沿って前記飛翔用電極と一体に形成され、
前記EW用駆動電極の外周面に絶縁撥水膜を有し、前記絶縁撥水膜に沿って形成された溝により前記液貯溜部の液保持部を形成することを特徴とする液滴飛翔装置。 A liquid storage section having a liquid holding section for holding a liquid to be allowed to fly; and a liquid storage section having a liquid holding section for holding a liquid to be ejected. A flying means for flying the liquid held in the holding part, the flying means between the needle-like flying electrode provided in the liquid holding part, and the flying electrode and the counter electrode An electric field generating means for generating an electric field, an electrowetting drive electrode (EW drive electrode) provided in the liquid holding unit, and a voltage is applied between the EW drive electrode and the liquid in the liquid reservoir. And a flying control means for moving the liquid in the liquid holding portion into an electric field generated by the flying electrode of the electric field generating means due to an electrowetting phenomenon, and facing the flying electrode by the electric field generating means. High voltage is applied between the electrodes In this state, a low voltage is applied between the drive electrode for EW and the liquid in the liquid reservoir by the flight control means, so that droplets are applied to the medium disposed between the droplet discharge means and the counter electrode. In a droplet flight device that allows flight,
The EW drive electrode is formed integrally with the flying electrode along the outer peripheral surface of the flying electrode,
A liquid droplet flying device comprising an insulating water repellent film on an outer peripheral surface of the EW drive electrode, and a liquid holding portion of the liquid storage portion formed by a groove formed along the insulating water repellent film .
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