JPH09309208A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】この発明は、トナーを効率良く濃縮でき、高い
吐出周波数を得ることができ、高濃度画像を形成できる
画像形成装置を提供する。 【解決手段】記録ヘッド１は、キャビティー４を形成し
た絶縁性の基材２を有し、基材２の上壁６にはキャビテ
ィー４に連通した複数のインク供給路８が形成されてい
る。基材２の上面２ａ上には、インク供給路８の開口８
ａと同軸に環状の記録電極１０がそれぞれ配設されてい
る。記録電極１０は、開口８ａの径より大きい内径の開
口部１０ａを有している。各記録電極１０にバイアス電
圧Ｖｂが印加されると、各記録電極１０から記録媒体に
向う電界が形成されるとともに各記録電極１０から下方
に向う電界が形成される。しかしながら、下方に向う電
界がインク供給路８を通過するインクに影響を及ぼすこ
とはなく、インクメニスカス２４の先端近くにトナーが
効率良く濃縮される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、色剤粒子を絶縁
性液体中に分散させてなるインクに静電気力を作用さ
せ、インク滴を記録媒体に向けて飛翔させて画像を形成
する画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、パーソナルプリンタ分野ではイン
クジェット記録方式を用いたインクジェットプリンタが
広く普及している。しかし、従来のインクジェットプリ
ンタでは、染料性インクを用いていることから、画像の
保存性および耐光性が悪い、等の問題があった。

【０００３】これに対し、既に、色剤として顔料粒子の
使用を可能とし、染料性インクの上記問題点を解決した
画像形成装置がＷＯ９３／１１８６６号公報に開示され
ている。この装置は、導電性のインク供給チューブを具
備し、このインク供給チューブに所定の電圧が印加さ
れ、インク供給チューブとこの先端に対向する対向電極
との間に所定の電界が形成される。そして、インク供給
チューブの電位と同極性に帯電した顔料粒子（以下、帯
電トナーと称する）を含むインクがインク供給チューブ
内を通ってインク供給チューブの先端に向けて供給され
る。尚、画像が形成される記録媒体は、インク供給チュ
ーブの先端と対向電極との間に介在されている。

【０００４】インク内の帯電トナーは、インク供給チュ
ーブの先端と対向電極との間に形成された電界の影響に
より、インク供給チューブの先端近傍の吐出ポイント
で、対向電極から静電吸引力を受け、インク供給チュー
ブの先端近傍に半円球状のインクメニスカスが形成され
る。しかし、インクの溶媒の表面張力により帯電トナー
はインクメニスカスから飛翔することができず、インク
メニスカスの先端に留まる。この様にして、多くの帯電
トナーがインクメニスカスの先端に集まり、トナー凝集
物となる。

【０００５】インク供給チューブに印加する電圧を更に
上げると、インク供給チューブの先端から対向電極に向
う電界が強められ、インクの溶媒の表面張力よりもトナ
ー凝集物に作用する静電吸引力が勝り、インクメニスカ
スからトナー凝集物が分離して記録媒体に向けて飛翔さ
れる。そして、インクメニスカスから飛翔されたトナー
凝集物が記録媒体上に所定の画像を形成する。

【０００６】上述の飛翔原理に基づく画像形成装置で
は、従来のインクジェット記録のような飛翔小滴サイズ
を決定するノズルがないため、顔料粒子を用いることが
できる。このため、従来のインクジェットプリンタの問
題点であった、画像の保存性、耐光性等の問題が解決さ
れる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の帯電トナーを含むインクを使用する画像形成装置も
以下のような問題点がある。つまり、従来の画像形成装
置によりインク滴を飛翔させる場合、インク供給チュー
ブに所定の電圧を印加すると、インク供給チューブの先
端から対向電極に向う電界が形成されるとともにインク
供給チューブ内でインクの供給方向と逆方向に不所望な
電界を生じる。このように、インク供給チューブ内でイ
ンクの供給方向と逆方向の電界を生じると、インク内の
帯電トナーにインクの供給方向と逆向きの静電気力が作
用し、インク内の帯電トナーがインク供給チューブの先
端に向けてスムーズに流れなくなる。これにより、イン
ク供給チューブの先端への帯電トナーの濃縮効率が低下
され、飛翔に必要な量の帯電トナーをインクメニスカス
の先端に凝集するのに多くの時間を必要とし、高い吐出
周波数を達成することができなくなる。また、このよう
な状況で吐出周波数を高くすると、飛翔されるインク滴
のトナー濃度が低下し、画像濃度が低下する問題があ
る。

【０００８】この発明は、以上の点に鑑みなされたもの
で、その目的は、トナーを効率良く濃縮でき、高い吐出
周波数を得ることができ、高濃度画像を形成できる画像
形成装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明に係る画像形成装置は、記録媒体と所定距
離離間して対向する第１の大きさの径の開口を有し、絶
縁性の部材により形成されたインク供給路と、上記開口
の周りに設けられ、第１の大きさ以上の第２の大きさの
径の開口部を有する電極と、絶縁性液体中に帯電した色
剤粒子を分散して成るインクを、上記インク供給路を介
して上記開口へ供給する供給手段と、上記電極にバイア
ス電圧を印加して上記供給手段にて供給されたインク内
の色剤粒子を上記開口の中央付近へ凝集させる凝集手段
と、上記電極に上記バイアス電圧より高い吐出電圧を印
加して上記凝集手段にて凝集された色剤粒子を上記記録
媒体に向けて飛翔させる飛翔手段と、を備えている。

【００１０】上記画像形成装置によると、絶縁性液体中
に帯電した色剤粒子を分散して成るインクが、絶縁性の
部材により形成されたインク供給路を介して記録媒体に
対向した開口に供給される。そして、この開口の周りに
設けられた電極にバイアス電圧が印加され、開口の中央
付近に色剤粒子が凝集される。この際、インク供給路を
絶縁性の部材により形成し電極の開口部をインク供給路
の開口より大きく設定していることから、電極の周りに
形成される電界がインク供給路に作用することが抑制さ
れる。

【００１１】従って、インク供給路内を開口に向けて流
れるインク内の色剤粒子に供給方向と逆向きの静電気力
が作用することがなく、色剤粒子を開口近くに効率良く
濃縮できる。これにより、高い吐出周波数を達成でき、
にじみのない高濃度画像を形成できる。

【００１２】また、この発明の画像形成装置は、絶縁性
の基材と、上記基材の一面に複数の第１の大きさの径の
開口を形成し、上記各開口から上記基材を貫通して略鉛
直下方に延びた複数のインク供給路と、上記基材の上記
一面上であって上記各開口の周りに設けられ、上記第１
の大きさ以上の第２の大きさの径の開口部を有する複数
の電極と、絶縁性液体中に帯電した色剤粒子を分散して
成るインクを、上記各インク供給路を介して上記各開口
へ供給する供給手段と、上記供給手段にて供給され上記
各開口から溢れた余剰インクを回収する回収手段と、上
記各電極にバイアス電圧を印加して上記供給手段にて供
給されたインク内の色剤粒子を上記各開口の中央付近へ
凝集する凝集手段と、画像信号に応じて選択された電極
に上記バイアス電圧より高い吐出電圧を選択的に印加し
て上記凝集手段にて凝集された色剤粒子を上記記録媒体
に向けて飛翔させる飛翔手段と、を備えている。

【００１３】また、この発明の画像形成装置は、絶縁性
の基材と、絶縁性液体中に帯電した色剤粒子を分散して
成るインクを収容したインク収容室と、上記基材の一面
に複数の第１の大きさの径の開口を形成し、上記各開口
から上記インク収容室へ連通し略鉛直方向に延びた複数
のインク供給路と、上記基材の上記一面上であって上記
各開口の周りに設けられ、上記第１の大きさ以上の第２
の大きさの径の開口部を有する複数の電極と、上記基材
の上記一面と上記インク収容室との間に設けられ上記各
インク供給路に対応した複数の孔を有し、接地された金
属シートと、上記インク収容室内のインクを上記各イン
ク供給路を介して上記各開口へ供給する供給手段と、上
記各電極にバイアス電圧を印加して上記供給手段にて供
給されたインク内の色剤粒子を上記各開口の中央付近へ
凝集する凝集手段と、画像信号に応じて選択された電極
に上記バイアス電圧より高い吐出電圧を選択的に印加し
て上記凝集手段にて凝集された色剤粒子を上記記録媒体
に向けて飛翔させる飛翔手段と、を備えている。

【００１４】上記画像形成装置によると、基材の一面と
インク収容室との間に接地された金属シートが配設され
ている。この金属シートは、基材の一面に設けられた電
極に所定の電圧を印加した際に、インク供給路およびイ
ンク収容室に向う不所望な電界がインク内の色剤粒子に
作用することを抑制する。従って、インク内の色剤粒子
にインクの供給方向と逆方向の静電気力が作用すること
が抑制され、色剤粒子を効率良く濃縮できる。

【００１５】また、この発明の画像形成装置は、絶縁性
の基材と、絶縁性液体中に帯電した色剤粒子を分散して
成るインクを収容したインク収容室と、上記基材の一面
に複数の第１の大きさの径の開口を形成し、上記各開口
から上記インク収容室へ連通し略鉛直方向に延びた複数
のインク供給路と、上記基材の上記一面上であって上記
各開口の周りに設けられ、上記第１の大きさ以上の第２
の大きさの径の開口部を有する複数の電極と、上記基材
の上記一面と上記インク収容室との間に配設され、上記
各インク供給路に対応した複数の孔を有し、接地された
金属シートと、上記インク収容室の内壁に設けられ、接
地された金属膜と、上記インク収容部内のインクを上記
各インク供給路を介して上記各開口へ供給する供給手段
と、上記各電極にバイアス電圧を印加して上記供給手段
にて供給されたインク内の色剤粒子を上記各開口の中央
付近へ凝集する凝集手段と、画像信号に応じて選択され
た電極に上記バイアス電圧より高い吐出電圧を選択的に
印加して上記凝集手段にて凝集された色剤粒子を上記記
録媒体に向けて飛翔させる飛翔手段と、を備えている。

【００１６】上記画像形成装置によると、基材の一面と
インク供給室との間に金属シートが設けられているとと
もに、インク収容室の内壁に接地された金属膜が設けら
れている。インク収容室の内壁に接地した金属膜を設け
ることにより、インク供給室内の電位を均一に保持でき
る。

【００１７】例えば、インク収容室の内壁に色剤粒子が
付着して色剤粒子が局所的に偏在すると、インク収容室
内で局所的に不所望な電界が発生し、インク収容室内に
不均一な電位のむらを生じ、各インク供給路に色剤粒子
を均一に供給できなくなる。このため、インク収容室の
内壁に接地した金属膜を設け、インク収容室内の電位を
均一にしている。これにより、色剤粒子の供給むらを防
止でき、色剤粒子を効率良く凝集できる。

【００１８】また、この発明の画像形成装置は、絶縁性
の基材と、絶縁性液体中に帯電した色剤粒子を分散して
成るインクを収容したインク収容室と、上記基材の一面
に複数の第１の大きさの径の開口を形成し、上記各開口
から上記インク収容室へ連通し略鉛直方向に延びた複数
のインク供給路と、上記基材の上記一面上であって上記
各開口の周りに設けられ、上記第１の大きさ以上の第２
の大きさの径の開口部を有する複数の第１電極と、上記
インク収容室の底面上に上記インク供給路に対応して設
けられた複数の第２電極と、上記インク収容室内のイン
クを上記各インク供給路を介して上記各開口へ供給する
供給手段と、上記各第１および第２電極にバイアス電圧
を印加して、上記各第２電極から上記インク供給路を介
して上記記録媒体に向う電界を形成するとともに、上記
各第１電極から上記記録媒体に向う電界を形成し、上記
インク収容室に収容されたインク内の色剤粒子を上記各
インク供給路へ向わせるとともに、上記各インク供給路
を介して供給されたインク内の色剤粒子を上記各開口の
中央付近へ凝集する凝集手段と、画像信号に応じて選択
された上記第１および第２電極に上記バイアス電圧より
高い吐出電圧を選択的に印加して上記凝集手段にて凝集
された色剤粒子を上記記録媒体に向けて飛翔させる飛翔
手段と、を備えている。

【００１９】上記画像形成装置によると、インク収容室
の底面にインク供給路に対応した複数の第２電極が設け
られている。これらの第２電極には、基材の一面に設け
られた第１電極と同じ電圧が印加される。このように、
インク供給路の下方に設けられた第２電極に所定の電圧
を印加することにより、各第２電極からインク供給路を
介して記録媒体に向う電界が形成され、この電界により
インク内の色剤粒子が開口に向けて移動される。従っ
て、インク供給路の開口に色剤粒子を効率良く濃縮でき
る。

【００２０】また、この発明の画像形成装置は、絶縁性
液体中に帯電した色剤粒子を分散して成るインクを収容
したインク収容室と、記録媒体と所定距離離間して対向
する第１の大きさの径の開口を有し、上記開口から上記
インク収容室まで延びたインク供給路と、上記開口の周
りに設けられ、上記第１の大きさ以上の第２の大きさの
径の開口部を有する第１電極と、上記インク収容室内に
上記インク供給路に対応して設けられた第２電極と、上
記開口と上記インク収容室との間に配設され、上記イン
ク供給路に対応した孔を有し、接地された金属シート
と、上記インク収容室の内壁に設けられ、接地された金
属膜と、上記インク収容部内のインクを上記インク供給
路を介して上記開口へ供給する供給手段と、上記第１お
よび第２電極にバイアス電圧を印加して、上記第２電極
から上記インク供給路を介して上記記録媒体に向う電界
を形成するとともに、上記第１電極から上記記録媒体に
向う電界を形成し、上記インク収容室に収容されたイン
ク内の色剤粒子を上記インク供給路へ向わせるととも
に、上記インク供給路を介して供給されたインク内の色
剤粒子を上記開口の中央付近へ凝集する凝集手段と、上
記第１および第２電極に上記バイアス電圧より高い吐出
電圧を印加して上記凝集手段にて凝集された色剤粒子を
上記記録媒体に向けて飛翔させる飛翔手段と、を備えて
いる。

【００２１】更に、この発明の画像形成装置は、絶縁性
液体中に帯電した色剤粒子を分散して成るインクを収容
したインク収容室と、記録媒体と所定距離離間して対向
する第１の大きさの径の開口を有し、上記開口から上記
インク収容室まで延びたインク供給路と、上記開口の周
りに設けられ、上記第１の大きさ以上の第２の大きさの
径の開口部を有する第１電極と、上記インク収容室内に
上記インク供給路に対応して設けられた第２電極と、上
記開口と上記インク収容室との間に配設され、上記イン
ク供給路に対応した孔を有し、接地された金属シート
と、上記インク収容室の内壁に設けられ、接地された金
属膜と、上記インク収容部内のインクを上記インク供給
路を介して上記開口へ供給する供給手段と、上記供給手
段にて供給され上記開口から溢れた余剰インクを回収す
る回収手段と、上記第１および第２電極にバイアス電圧
を印加して、上記第２電極から上記インク供給路を介し
て上記記録媒体に向う電界を形成するとともに、上記第
１電極から上記記録媒体に向う電界を形成し、上記イン
ク収容室に収容されたインク内の色剤粒子を上記インク
供給路へ向わせるとともに、上記インク供給路を介して
供給されたインク内の色剤粒子を上記開口の中央付近へ
凝集する凝集手段と、上記第１および第２電極に上記バ
イアス電圧より高い吐出電圧を印加して上記凝集手段に
て凝集された色剤粒子を上記記録媒体に向けて飛翔させ
る飛翔手段と、を備えている。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながらこの発
明の実施の形態について詳細に説明する。本発明の画像
形成装置としてのインクジェットプリンタは、記録媒体
に対向した記録ヘッドを有している。図１（ａ）はこの
発明の第１の実施の形態に係る記録ヘッド１の平面図、
図１（ｂ）は記録ヘッド１の横断面図、図１（ｃ）は記
録ヘッド１の縦断面図をそれぞれ示している。

【００２３】記録ヘッド１は、略水平に搬送される図示
しない記録媒体の下方に設けられた略直方体形の絶縁性
材料から成る基材２を有している。基材２は、その上面
２ａ（一面）が記録媒体の下方に所定距離離間して記録
媒体と略平行になるように配設されている。また、基材
２との間で記録媒体を挟む位置（基材２の上方）には、
接地された対向電極２０（図３参照）が基材２の上面２
ａと略平行に配設されている。

【００２４】基材２の内部には、インク収容室を形成し
た矩形のキャビティー４が形成されている。キャビティ
ー４と記録媒体との間に位置した基材２の上壁６には、
鉛直方向に延びた複数のインク供給路８が記録媒体の搬
送方向を横切る方向に所定のっピッチで並んで設けられ
ている。

【００２５】各インク供給路８はその長さ方向に均一な
円形断面を有し、基材２の上壁６を貫通し、その上端
は、記録媒体に対向した基材２の上面２ａにて開放した
円形の開口８ａを形成し、その下端は、キャビティー４
に連通されている。尚、本実施の形態においては、各イ
ンク供給路８の内径を５００μｍに設定し、各インク供
給路８の高さ（上壁６の厚さ）を１０００μｍに設定し
た。

【００２６】基材２の一方の側壁２ｂには、後述するイ
ンクを収容した図示しないインクタンクに接続されたイ
ンク供給パイプ３が貫通して設けられている。基材２の
上面２ａ上には、各インク供給路８に対応して各インク
供給路８の円形の開口８ａと同軸に設けられた複数の円
環状の記録電極１０が配設されている。各記録電極１０
の中央に形成された開口部１０ａの内径は、記録電極１
０が開口８ａに露出することのないように、インク供給
路８の開口径以上の大きさに設定されている。各インク
供給路８（開口８ａ）および各記録電極１０の形状は円
形に限らず、正多角形或いは他の形としても良い。尚、
本実施の形態においては、各記録電極１０の形状を、開
口部１０ａの内径７００μｍ、外形１０００μｍ、厚さ
３５μｍの円環状に設定した。

【００２７】各記録電極１０には、図示しないＩＣを介
して記録電源１１（記録手段）が接続されている。記録
電源１１は、全ての記録電極１０にバイアス電圧Ｖｂを
印加するバイアス電源１３（凝集手段）と、画像信号に
応じて選択された記録電極１０にバイアス電圧Ｖｂより
高い吐出電圧Ｖｃを所定のパルス幅で選択的に印加する
吐出電源１４（飛翔手段）と、を備えている。しかし
て、記録電極１０に所定の電圧を印加すると、対向電極
２０との間に所定の電界が形成されるようになってい
る。

【００２８】また、基材２の上面２ａ上であって各記録
電極１０の間には、各記録電極１０間でのインクの架橋
を防止するためのセパレーター１２がそれぞれ設けられ
ている。各セパレーター１２は、各記録電極１０より記
録媒体方向に突出した上面１２ａを有し、基材２と一体
に設けられている。

【００２９】これらのセパレーター１２は、インク供給
路８を介して供給されて開口８ａから溢れたインクを回
収するインク回収路１５を形成している。つまり、基材
２の上面２ａは、隣接したセパレーター１２の間で基材
２の外壁（図示せず）に向けて下方に傾斜された傾斜面
１６に連結され、この傾斜面１６と傾斜面１６の両側の
セパレーター１２とによりインク回収路１５を形成して
いる。インク回収路１５および基材２の外壁を介して回
収されたインク（余剰インク）は、図示しないインク回
収機構により図示しないインクタンクへ回収されるよう
になっている。インクタンクへ回収されたインクは、こ
こで濃度調整されて再使用に供される。

【００３０】ここで、上記インクの成分について説明す
る。つまり、インクは、帯電された色剤粒子としてのト
ナーを絶縁性液体としてのキャリア液内に分散させて構
成されている。キャリア液は、例えばイソパラフィン系
溶媒（例えば、１００ボルトの電圧を印加した場合の直
流電気抵抗が１０¹²〜１０¹³オーム・センチ以上である
アイソパーＧ、Ｈ、Ｌ（商品名））からなる分散媒であ
り、トナーは、例えば０．０１〜５μｍ程度の粒子径を
有し、所定の電位（ここでは正電位）に帯電され、少な
くとも着色成分を有する樹脂粒子である。このインク
は、基本的には電子写真等で用いられている液体現像剤
と同じであるが、液体現像剤より電気抵抗の高いものが
要求されている。

【００３１】上記インクは、後述する方法により、記録
電極１０の開口部１０ａの中央から記録媒体に向けて飛
翔される。インクは、飛翔される直前にトナー濃度が高
められ（濃縮され）、十分に濃縮されたインクが記録媒
体に向けて飛翔され、十分な濃度を有する画像が記録媒
体上に形成される。この場合、インクを効率良く且つ高
速に所定の吐出位置（開口部１０ａの中央付近）に濃縮
することが望まれている。

【００３２】図２は、記録電源１１により記録電極１０
に印加する記録電圧の波形を示している。インク滴を飛
翔しない非記録時には全ての記録電極１０に所定のバイ
アス電圧Ｖｂが印加され、図示しないＩＣに画像信号が
入力されると、画像信号に応じて選択された記録電極１
０に対して所定のパルス幅Ｗｃを有する吐出電圧Ｖｃが
印加されるようになっている。尚、本実施の形態におい
ては、バイアス電圧Ｖｂを１．０ｋＶ、吐出電圧Ｖｃを
１．２ｋＶ、吐出電圧Ｖｃのパルス幅Ｗｃを３０μｓに
設定した。

【００３３】次に、上記のように構成された記録ヘッド
１における記録動作について説明する。図３（ａ）乃至
図３（ｃ）は、記録電極１０に図２に示す記録電圧を印
加した際のインク内におけるキャリア液およびトナーの
挙動を示している。

【００３４】まず、上述したインクが図示しないインク
タンクからインク供給パイプ３を介してキャビティー４
内に所定の圧力で供給される。キャビティー４内に供給
されたインク２１は、キャビティー４内を満たした後、
基材２の上壁６に形成された複数のインク供給路８を通
して基材２の上面２ａに形成された各開口８ａに向けて
所定の圧力で上昇される。各開口８ａにインク２１が供
給されると、各開口８ａ近くに略半球形の所定形状のイ
ンクメニスカス２４が形成される（図３ａ参照）。イン
クメニスカス２４の形状は、インク２１の供給圧力、イ
ンク供給路８の数、各開口８ａの開口面積、インク２１
の表面張力、インク２１の基材２に対する濡れ性等によ
り決定される。ここでは、インクメニスカス２４の形状
は、インクの供給圧力を調整することにより所定の形状
に調整されている。

【００３５】そして、各開口８ａに供給されてインクメ
ニスカス２４から溢れた余剰インクは、各開口８ａに対
応してセパレーター１２の間に形成されたインク回収路
１５を介して流れ、基材２の外壁を介して図示しないイ
ンク回収機構によりインクタンクへ回収される。このよ
うに、各開口８ａにインクを供給してインクメニスカス
２４を形成した状態（記録電極１０に電圧を印加してい
ない状態）では、トナー２２はインク２１内で一様に分
散されている。

【００３６】この状態で、全ての記録電極１０にバイア
ス電源１３により所定のバイアス電圧Ｖｂを印加する
と、図３（ｂ）に示すように、各記録電極１０から対向
電極２０に向う電界が形成されるとともに各記録電極１
０の全周から開口部１０ａの中央に向う電界が形成さ
れ、各記録電極１０の開口部１０中央に電位の井戸が形
成される。ここでいう電位の井戸とは、周囲の電位より
電位の低い部分を指し、正極に帯電したトナー２２はこ
の電位の井戸内に閉じ込められる。

【００３７】つまり、各インク供給路８を介して上昇さ
れたインク２１内のトナー２２は、記録電極１０の開口
部１０ａを通過する際に、開口部中央に向う電界により
開口部１０ａの中央に向けて泳動されながら、インク２
１の流れおよび対向電極２０に向う電界の影響によりイ
ンクメニスカス２４の先端に向けて泳動される。これに
より、記録電極１０の開口部１０ａ内にトナーが閉じ込
められ、インクメニスカス２４の先端近くにトナー２２
が集められ、インクメニスカス２４の先端近くにトナー
凝集物２５が形成される。

【００３８】この際、各記録電極１０の下方に向う不所
望な電界も形成されるが、この電界は、インク供給路８
を流れるインク２１およびキャビティー４内のインク２
１に影響を及ぼすことは殆どない。つまり、基材２が絶
縁性の材料により形成されているとともに、各記録電極
１０の開口部１０ａの径がインク供給路８の開口８ａの
径より大きく設定されており記録電極１０が開口８ａに
露出する部分がないため、各記録電極１０からインク供
給路８およびキャビティー４に向う電界成分は殆どな
い。従って、インク２１の供給方向と逆方向の電界がイ
ンク供給路８内に形成されることがなく、インク供給路
８内を上昇するトナー２２に逆向きの静電気力が作用す
ることがない。このため、インク２１内のトナー２２を
インクメニスカス２４の先端へ迅速に泳動させることが
でき、インク２１内のトナー２２をインクメニスカス２
４の先端近くに効率良く濃縮できる。

【００３９】インクメニスカス２４の先端にトナー２２
が集められるとトナー凝集物２５に作用する静電気力が
徐々に強められ、トナー凝集物２５が対向電極２０方向
に引っ張られてインクメニスカス２４が対向電極２０方
向に膨らむ。この際、各記録電極１０に印加するバイア
ス電圧Ｖｂは、トナー凝集物２５に作用する静電気力が
インクメニスカス２４の表面張力を打ち破ることのない
大きさに設定されており、バイアス電圧Ｖｂを印加した
ことによりトナー凝集物２５が記録媒体に向けて飛翔さ
れることはない。

【００４０】ところで、上記のようにトナー２２が分離
されたキャリア液２３は絶縁性であることから、記録電
極１０の周りに形成される上述した電界の影響を受ける
ことはない。このため、キャリア液２３は、インク２１
の流れに沿ってインクメニスカス２４の下端側からイン
ク回収路１５を介して回収される。つまり、各記録電極
１０にバイアス電圧Ｖｂを印加することにより、インク
メニスカス２４の先端へトナー２２を凝集し、トナー２
２とキャリア液２３とを分離し、分離したキャリア液２
３を回収している。これにより、インクメニスカス２４
の先端近くにトナー２２が濃縮される。

【００４１】上記のように、全ての記録電極１０にバイ
アス電圧Ｖｂを印加して各インクメニスカス２４の先端
近くにトナー２２を濃縮した状態で、図示しないＩＣに
画像信号が入力されると、画像信号に応じて選択された
記録電極１０に対して、バイアス電圧Ｖｂより高い所定
のパルス幅Ｗｃを有する吐出電圧Ｖｃが選択的に印加さ
れる。画像信号に応じて選択された記録電極１０に吐出
電圧Ｖｃが印加されると、図３（ｃ）に示すように、記
録電極１０から対向電極２０に向うより強い電界が形成
され、インクメニスカス２４の先端近くに凝集されたト
ナー凝集物２５に対してより強い静電気力が作用され
る。この静電気力がインクメニスカス２４の表面張力を
上回ると、トナー凝集物２５がインクメニスカス２４か
ら分離され、トナー２２が濃縮されたインク滴２６とし
て記録媒体に向けて飛翔される。

【００４２】この場合、記録媒体に向う電界は主に帯電
したトナー凝集物２５に作用するため、飛翔されるイン
ク滴２６は殆どがトナー２２により構成されトナー２２
を濡らす程度にキャリア液２３が存在している。従っ
て、記録媒体に付着されたインク滴２６は殆ど流動性を
有しておらず、滲みのない良質な画像を形成できる。

【００４３】吐出電圧Ｖｃが印加されてインク滴２６が
飛翔されると、その直後に記録電極１０の電位がバイア
ス状態に戻され、インク滴２６の飛翔によりインクメニ
スカス２４に不足したトナー２２がインクメニスカス２
４に迅速に補充される。つまり、全ての記録電極１０
は、インク滴２６を飛翔した直後に図３（ｂ）に示すバ
イアス状態に戻される。

【００４４】以上のように、本実施の形態に係る記録ヘ
ッド１によると、絶縁性の基材２上にインク供給路８の
開口８ａの径より大きい内径の開口部１０ａを有する記
録電極１０を設けることにより、インク供給路８内にお
いてインク２１の供給方向と逆方向の不所望な電界の発
生を抑制している。従って、インク供給路８内を流れる
インク２１内のトナー２２に供給方向と逆方向の静電気
力が作用することを抑制でき、インク２１内のトナー２
２をインクメニスカス２４の先端近くに効率良く濃縮で
きる。これにより、記録媒体上ににじみのない高濃度画
像を形成できるとともに高い吐出周波数を達成できる。

【００４５】また、記録電極１０を円環状とすることに
より、記録電極１０に所定の電圧を印加した際に記録電
極１０の開口部１０ａの中央に向う電界を形成でき、記
録電極１０の内壁にトナー付着を生じることを低減でき
る。従って、トナー付着によるインク供給路８の目詰ま
りを低減でき、高密度で幅広な記録ヘッドを構成でき、
高速記録が可能となる。

【００４６】更に、記録電極１０の開口部１０ａの径を
インク供給路８の開口８ａの径以上に設定していること
から、記録電極１０の内壁にトナー付着を生じた場合で
あっても、インク２１による目詰まりを低減できる。

【００４７】次に、この発明の第２の実施の形態に係る
記録ヘッド２１について図４を用いて説明する。尚、基
本的な構成は上記第１の実施の形態と同じであるので、
第１の実施の形態と同一の部分については同一符号を用
いて説明を省略し、第１の実施の形態と異なる部分につ
いてのみ説明する。

【００４８】図４に示すように、記録ヘッド３１は、基
材２の上壁６内（基材２の上面２ａとキャビティー４と
の間）に接地された導電性の金属シート３２を有してい
る。金属シート３２は、基材２の上面２ａと平行且つ各
記録電極１０から下方に所定距離離間して配設されてお
り、各インク供給路８に対応した位置にインク供給路８
の内径と一致した内径の複数の孔を有している。

【００４９】上記のように構成された記録ヘッド３１に
よると、各記録電極１０に所定の記録電圧（バイアス電
圧Ｖｂおよび吐出電圧Ｖｃ）を印加した際に、各記録電
極１０の下方に向けて形成される不所望な電界は、金属
シート３２にて収束され、キャビティー４内に収容され
たインク２１および各インク供給路８を流れるインク２
１に影響を及ぼすことが殆どない。従って、本実施の形
態に係る記録ヘッド３１を用いた場合であっても、上述
した第１の実施の形態に係る記録ヘッド１と同様の効果
を得ることができる。

【００５０】次に、この発明の第３の実施の形態に係る
記録ヘッド４１について図５を用いて説明する。尚、基
本的な構成は上記第２の実施の形態と同じであるので、
第２の実施の形態と同一の部分については同一符号を用
いて説明を省略し、第２の実施の形態と異なる部分につ
いてのみ説明する。

【００５１】図５に示すように、記録ヘッド４１は、基
材２の上面２ａとキャビティー４との間に接地された金
属シート３２を備えているとともに、キャビティー４の
全内壁に沿って接地された金属膜４２を有している。

【００５２】このように構成された記録ヘッド４１によ
ると、上述した第２の実施の形態に係る記録ヘッド３１
と同様の効果を得ることができるとともに、キャビティ
ー４内に設けられた金属膜４２により、キャビティー４
内の電位を均一（ゼロ）に保持することができ、キャビ
ティー４内に収容されたインク２１に不所望な電界が作
用することを防止できる。

【００５３】例えば、各記録電極１０の下方に形成され
る不所望な電界が金属シート３２により完全にシールド
されずにキャビティー４内に電位のむらを生じ、或いは
キャビティー４の内壁にトナー付着を生じてトナー２２
が局所的に偏在してキャビティー４内に電位のむらを生
じると、インク２１内のトナーに不所望な静電気力が作
用し、各インク供給路８にトナー２２を均一に供給でき
なくなる。このため、キャビティー４内に金属膜４２を
設け、キャビティー４内の電位を均一に保持し、トナー
２２の供給むらを抑制している。

【００５４】また、キャビティー４内の電位を均一にす
ることにより、図示しないインクタンクからインク供給
パイプ３を介してキャビティー４内に供給されるインク
２１に対し、インクの供給方向と逆向きの電界が発生さ
れることが防止され、インク２１内のトナー２２の移動
を妨げることがない。

【００５５】従って、本実施の形態に係る記録ヘッド４
１においても、インクの供給方向と逆方向の不所望な電
界によるトナー２２の供給不良を抑制でき、インクメニ
スカス２４の先端近くへトナー２２を効率良く濃縮でき
る。

【００５６】次に、この発明の第４の実施の形態に係る
記録ヘッド５１について図６を用いて説明する。尚、基
本的な構成は上記第１の実施の形態と同じであるので、
第１の実施の形態と同一の部分については同一符号を用
いて説明を省略し、第１の実施の形態と異なる部分につ
いてのみ説明する。

【００５７】図６に示すように、記録ヘッド５１は、キ
ャビティー４の略水平に延びた底面４ａ上であって各イ
ンク供給路８の下方に対応した位置に複数の凝集電極５
２を有している。各凝集電極５２は、対応したインク供
給路８と同軸の円板状に形成され、インク供給路の内径
より大きい径を有している。尚、本実施の形態において
は、各凝集電極５２の径を７００μｍに設定した。

【００５８】各凝集電極５２には、対応する記録電極１
０（対応するインク供給路８の開口の周りに設けられた
記録電極１０）と同じ電圧が同じタイミングで記録電源
１１により印加されるようになっている。

【００５９】このように構成された記録ヘッド５１によ
ると、各凝集電極５２に所定の電圧を印加することによ
り、各凝集電極５２から対向電極２０に向う電界が形成
される。この電界により、各インク供給路８を上昇する
インク２１内のトナー２２に対して上方に向う静電気力
が作用される。従って、インクメニスカス２４の先端に
トナー２２を更に効率良く濃縮できる。

【００６０】また、各記録電極１０および凝集電極５２
に同じ電圧を印加することにより、各電極１０、５２が
同電位になるため、各記録電極１０から下方に向う不所
望な電界が形成されることがない。これにより、インク
の供給方向と逆方向の不所望な電界の発生をなくすこと
ができ、インク２１内のトナー２２に供給方向と逆方向
の静電気力が作用することを防止できる。

【００６１】尚、この発明は、上述した第１乃至第４の
実施の形態に限定されるものではなく、第１乃至第４の
実施の形態を適宜組み合わせてもよく、この発明の範囲
内で種々変形可能である。

【００６２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の画像形
成装置は、上記のような構成および作用を有しているの
で、トナーを効率良く濃縮でき、高い吐出周波数を得る
ことができ、高濃度画像を形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は、この発明の第１の実施の形態に
係る記録ヘッドを示す平面図。図１（ｂ）は、図１
（ａ）の記録ヘッドの横断面図。図１（ｃ）は、図１
（ａ）の記録ヘッドの縦断面図。

【図２】図２は、図１の記録ヘッドの記録電極に印加す
る記録電圧の波形を示すグラフ。

【図３】図３は、図１の記録ヘッドによるインク滴の飛
翔動作を説明するための動作説明図。

【図４】図４は、この発明の第２の実施の形態に係る記
録ヘッドを示す断面図。

【図５】図５は、この発明の第３の実施の形態に係る記
録ヘッドを示す断面図。

【図６】図６は、この発明の第４の実施の形態に係る記
録ヘッドを示す断面図。

【符号の説明】

１…記録ヘッド、 ２…基材、 ２ａ…上面、 ４…キャビティー、 ６…上壁、 ８…インク供給路、 ８ａ…開口、 １０…記録電極、 １０ａ…開口部、 １１…記録電源、 １２…セパレーター、 １３…バイアス電源、 １４…吐出電源、 １５…インク回収路、 １６…傾斜部、 ２０…対向電極、 ２１…インク、 ２２…トナー、 ２３…キャリア液、 ２４…インクメニスカス、 ２５…トナー凝集物、 ２６…インク滴。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 記録媒体と所定距離離間して対向する第
   １の大きさの径の開口を有し、絶縁性の部材により形成
   されたインク供給路と、 上記開口の周りに設けられ、第１の大きさ以上の第２の
   大きさの径の開口部を有する電極と、 絶縁性液体中に帯電した色剤粒子を分散して成るインク
   を、上記インク供給路を介して上記開口へ供給する供給
   手段と、 上記電極にバイアス電圧を印加して上記供給手段にて供
   給されたインク内の色剤粒子を上記開口の中央付近へ凝
   集させる凝集手段と、 上記電極に上記バイアス電圧より高い吐出電圧を印加し
   て上記凝集手段にて凝集された色剤粒子を上記記録媒体
   に向けて飛翔させる飛翔手段と、 を備えていることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 絶縁性の基材と、 上記基材の一面に複数の第１の大きさの径の開口を形成
   し、上記各開口から上記基材を貫通して略鉛直下方に延
   びた複数のインク供給路と、 上記基材の上記一面上であって上記各開口の周りに設け
   られ、上記第１の大きさ以上の第２の大きさの径の開口
   部を有する複数の電極と、 絶縁性液体中に帯電した色剤粒子を分散して成るインク
   を、上記各インク供給路を介して上記各開口へ供給する
   供給手段と、 上記供給手段にて供給され上記各開口から溢れた余剰イ
   ンクを回収する回収手段と、 上記各電極にバイアス電圧を印加して上記供給手段にて
   供給されたインク内の色剤粒子を上記各開口の中央付近
   へ凝集する凝集手段と、 画像信号に応じて選択された電極に上記バイアス電圧よ
   り高い吐出電圧を選択的に印加して上記凝集手段にて凝
   集された色剤粒子を上記記録媒体に向けて飛翔させる飛
   翔手段と、 を備えていることを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】 絶縁性の基材と、 絶縁性液体中に帯電した色剤粒子を分散して成るインク
   を収容したインク収容室と、 上記基材の一面に複数の第１の大きさの径の開口を形成
   し、上記各開口から上記インク収容室へ連通し略鉛直方
   向に延びた複数のインク供給路と、 上記基材の上記一面上であって上記各開口の周りに設け
   られ、上記第１の大きさ以上の第２の大きさの径の開口
   部を有する複数の電極と、 上記基材の上記一面と上記インク収容室との間に設けら
   れ上記各インク供給路に対応した複数の孔を有し、接地
   された金属シートと、 上記インク収容室内のインクを上記各インク供給路を介
   して上記各開口へ供給する供給手段と、 上記各電極にバイアス電圧を印加して上記供給手段にて
   供給されたインク内の色剤粒子を上記各開口の中央付近
   へ凝集する凝集手段と、 画像信号に応じて選択された電極に上記バイアス電圧よ
   り高い吐出電圧を選択的に印加して上記凝集手段にて凝
   集された色剤粒子を上記記録媒体に向けて飛翔させる飛
   翔手段と、 を備えていることを特徴とする画像形成装置。
4. 【請求項４】 絶縁性の基材と、 絶縁性液体中に帯電した色剤粒子を分散して成るインク
   を収容したインク収容室と、 上記基材の一面に複数の第１の大きさの径の開口を形成
   し、上記各開口から上記インク収容室へ連通し略鉛直方
   向に延びた複数のインク供給路と、 上記基材の上記一面上であって上記各開口の周りに設け
   られ、上記第１の大きさ以上の第２の大きさの径の開口
   部を有する複数の電極と、 上記基材の上記一面と上記インク収容室との間に配設さ
   れ、上記各インク供給路に対応した複数の孔を有し、接
   地された金属シートと、 上記インク収容室の内壁に設けられ、接地された金属膜
   と、 上記インク収容部内のインクを上記各インク供給路を介
   して上記各開口へ供給する供給手段と、 上記各電極にバイアス電圧を印加して上記供給手段にて
   供給されたインク内の色剤粒子を上記各開口の中央付近
   へ凝集する凝集手段と、 画像信号に応じて選択された電極に上記バイアス電圧よ
   り高い吐出電圧を選択的に印加して上記凝集手段にて凝
   集された色剤粒子を上記記録媒体に向けて飛翔させる飛
   翔手段と、 を備えていることを特徴とする画像形成装置。
5. 【請求項５】 絶縁性の基材と、 絶縁性液体中に帯電した色剤粒子を分散して成るインク
   を収容したインク収容室と、 上記基材の一面に複数の第１の大きさの径の開口を形成
   し、上記各開口から上記インク収容室へ連通し略鉛直方
   向に延びた複数のインク供給路と、 上記基材の上記一面上であって上記各開口の周りに設け
   られ、上記第１の大きさ以上の第２の大きさの径の開口
   部を有する複数の第１電極と、 上記インク収容室の底面上に上記インク供給路に対応し
   て設けられた複数の第２電極と、 上記インク収容室内のインクを上記各インク供給路を介
   して上記各開口へ供給する供給手段と、 上記各第１および第２電極にバイアス電圧を印加して、
   上記各第２電極から上記インク供給路を介して上記記録
   媒体に向う電界を形成するとともに、上記各第１電極か
   ら上記記録媒体に向う電界を形成し、上記インク収容室
   に収容されたインク内の色剤粒子を上記各インク供給路
   へ向わせるとともに、上記各インク供給路を介して供給
   されたインク内の色剤粒子を上記各開口の中央付近へ凝
   集する凝集手段と、 画像信号に応じて選択された上記第１および第２電極に
   上記バイアス電圧より高い吐出電圧を選択的に印加して
   上記凝集手段にて凝集された色剤粒子を上記記録媒体に
   向けて飛翔させる飛翔手段と、 を備えていることを特徴とする画像形成装置。
6. 【請求項６】 絶縁性液体中に帯電した色剤粒子を分散
   して成るインクを収容したインク収容室と、 記録媒体と所定距離離間して対向する第１の大きさの径
   の開口を有し、上記開口から上記インク収容室まで延び
   たインク供給路と、 上記開口の周りに設けられ、上記第１の大きさ以上の第
   ２の大きさの径の開口部を有する第１電極と、 上記インク収容室内に上記インク供給路に対応して設け
   られた第２電極と、 上記開口と上記インク収容室との間に配設され、上記イ
   ンク供給路に対応した孔を有し、接地された金属シート
   と、 上記インク収容室の内壁に設けられ、接地された金属膜
   と、 上記インク収容部内のインクを上記インク供給路を介し
   て上記開口へ供給する供給手段と、 上記第１および第２電極にバイアス電圧を印加して、上
   記第２電極から上記インク供給路を介して上記記録媒体
   に向う電界を形成するとともに、上記第１電極から上記
   記録媒体に向う電界を形成し、上記インク収容室に収容
   されたインク内の色剤粒子を上記インク供給路へ向わせ
   るとともに、上記インク供給路を介して供給されたイン
   ク内の色剤粒子を上記開口の中央付近へ凝集する凝集手
   段と、 上記第１および第２電極に上記バイアス電圧より高い吐
   出電圧を印加して上記凝集手段にて凝集された色剤粒子
   を上記記録媒体に向けて飛翔させる飛翔手段と、 を備えていることを特徴とする画像形成装置。
7. 【請求項７】 絶縁性液体中に帯電した色剤粒子を分散
   して成るインクを収容したインク収容室と、 記録媒体と所定距離離間して対向する第１の大きさの径
   の開口を有し、上記開口から上記インク収容室まで延び
   たインク供給路と、 上記開口の周りに設けられ、上記第１の大きさ以上の第
   ２の大きさの径の開口部を有する第１電極と、 上記インク収容室内に上記インク供給路に対応して設け
   られた第２電極と、 上記開口と上記インク収容室との間に配設され、上記イ
   ンク供給路に対応した孔を有し、接地された金属シート
   と、 上記インク収容室の内壁に設けられ、接地された金属膜
   と、 上記インク収容部内のインクを上記インク供給路を介し
   て上記開口へ供給する供給手段と、 上記供給手段にて供給され上記開口から溢れた余剰イン
   クを回収する回収手段と、 上記第１および第２電極にバイアス電圧を印加して、上
   記第２電極から上記インク供給路を介して上記記録媒体
   に向う電界を形成するとともに、上記第１電極から上記
   記録媒体に向う電界を形成し、上記インク収容室に収容
   されたインク内の色剤粒子を上記インク供給路へ向わせ
   るとともに、上記インク供給路を介して供給されたイン
   ク内の色剤粒子を上記開口の中央付近へ凝集する凝集手
   段と、 上記第１および第２電極に上記バイアス電圧より高い吐
   出電圧を印加して上記凝集手段にて凝集された色剤粒子
   を上記記録媒体に向けて飛翔させる飛翔手段と、 を備えていることを特徴とする画像形成装置。