JP3591998B2 - Image forming device - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複写機やプリンタなどの画像形成装置に係り、特に、色剤粒子を絶縁性液体中に分散させてなる記録液に静電気力を作用させ、色剤粒子を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、染料性記録液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、染料性記録液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、導電性の記録液供給チューブを具備し、この記録液供給チューブに所定の電圧を印加することにより、記録液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を形成する。そして、記録液供給チューブの電位と同極性に帯電した色剤粒子を含む記録液が記録液供給チューブに供給される。この際、記録液供給チューブの先端と対向電極との間には記録媒体が介在され、所定方向に搬送される。
【０００４】
記録液内の色剤粒子は、記録液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、記録液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、記録液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、記録液の溶媒の表面張力により色剤粒子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、多くの色剤粒子がインクメニスカスの先端に集まり、凝集物となる。
【０００５】
記録媒体を所定方向に搬送して記録液供給チューブに印加する電圧を更に上げると、記録液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、記録液の溶媒の表面張力よりも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凝集物が分離し、対向電極との間に介在された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色剤粒子の凝集物により記録媒体上に所定の画像が形成される。
【０００６】
上述の飛翔原理に基づく画像形成装置では、染料性記録液を用いた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、上述した装置では、インクメニスカスの先端に色剤粒子を凝集させて飛翔に十分な凝集物を形成するのに比較的多くの時間を要する。このため、凝集物を飛翔させる周波数が低くなり、記録周波数を高くできない問題がある。また、色剤粒子による凝集物がインクメニスカスから分離される際に、インクメニスカスに不所望な振動を生じ、記録周波数が低下される問題がある。このように、従来のプリンタでは、記録周波数を高めることができないため、高速記録を達成できない問題がある。
この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、高い記録周波数を有し、高速記録が可能な画像形成装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明のうち請求項１記載の画像形成装置は、帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散して成る記録液を収容する収容手段と、開口を有するとともに、この開口を被画像形成媒体から所定距離離間した位置に配置し、上記記録液を上記開口に向けて流通させる流路を規定した電極と、上記流路内に設けられ、上記開口の幅と略同じ幅を有するとともに上記開口から上記被画像形成媒体に向けて突出した矩形の第１の部分、およびこの第１の部分から上記被画像形成媒体に向けて収束した第２の部分を有する絶縁性の板状のガイド部材と、上記収容手段内に収容された記録液を上記流路を介して上記開口へ供給する供給手段と、所定の画像信号に従って上記電極に電圧を印加することにより、上記記録液中の色剤粒子を上記第２の部分の頂点付近に凝集させ、この凝集された色剤粒子を上記絶縁性液体から分離吐出させて上記被画像形成媒体上に画像を形成する電圧印加手段と、を備えている。
【０００９】
また、この発明のうち請求項２記載の画像形成装置は、帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散して成る記録液を収容する収容手段と、開口を有するとともに、この開口を被画像形成媒体から所定距離離間した位置に配置し、上記記録液を上記開口に向けて流通させる流路を規定した電極と、上記流路内に設けられ、上記開口の幅と略同じ幅を有するとともに上記開口から上記被画像形成媒体に向けて突出した矩形の第１の部分、およびこの第１の部分から上記被画像形成媒体に向けて収束した三角形の第２の部分を有する絶縁性の板状のガイド部材と、上記収容手段内に収容された記録液を上記流路を介して上記開口へ供給する供給手段と、所定の画像信号に従って上記電極に電圧を印加することにより、上記記録液中の色剤粒子を上記第２の部分の頂点付近に凝集させ、この凝集された色剤粒子を上記絶縁性液体から分離吐出させて上記被画像形成媒体上に画像を形成する電圧印加手段と、を備え、上記第２の部分が上記被画像形成媒体に近接した頂点の角度が３０度以上９０度以下であることを特徴とする。
【００１０】
また、この発明のうち請求項３記載の画像形成装置は、帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散して成る記録液を収容する収容手段と、開口を有するとともに、この開口を被画像形成媒体から所定距離離間した位置に配置し、上記記録液を上記開口に向けて流通させる流路を規定した電極と、上記流路内に設けられ、上記開口の幅と略同じ幅を有するとともに上記開口から上記被画像形成媒体に向けて突出した矩形の第１の部分、およびこの第１の部分から上記被画像形成媒体に向けて収束した三角形の第２の部分を有する絶縁性の板状のガイド部材と、上記収容手段内に収容された記録液を上記流路を介して上記開口へ供給する供給手段と、所定の画像信号に従って上記電極に電圧を印加することにより、上記記録液中の色剤粒子を上記第２の部分の頂点付近に凝集させ、この凝集された色剤粒子を上記絶縁性液体から分離吐出させて上記被画像形成媒体上に画像を形成する電圧印加手段と、を備え、上記第１の部分および第２の部分が上記開口から突出した長さは、上記電極の幅の半分以上２倍以下であることを特徴とする。
【００１１】
また、この発明のうち請求項４記載の画像形成装置は、帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散して成る記録液を収容する収容手段と、開口を有するとともに、この開口を被画像形成媒体から所定距離離間した位置に配置し、上記記録液を上記開口に向けて流通させる流路を規定した電極と、上記流路内に設けられ、上記開口の幅と略同じ幅を有するとともに上記開口から上記被画像形成媒体に向けて突出した矩形の第１の部分、およびこの第１の部分から上記被画像形成媒体に向けて収束した三角形の第２の部分を有する絶縁性の板状のガイド部材と、上記収容手段内に収容された記録液を上記流路を介して上記開口へ供給する供給手段と、所定の画像信号に従って上記電極に電圧を印加することにより、上記記録液中の色剤粒子を上記第２の部分の頂点付近に凝集させ、この凝集された色剤粒子を上記絶縁性液体から分離吐出させて上記被画像形成媒体上に画像を形成する電圧印加手段と、を備え、上記第２の部分が上記被画像形成媒体に近接した頂点の角度が３０度以上９０度以下であり、且つ上記第１の部分および第２の部分が上記開口から突出した長さは、上記電極の幅の半分以上２倍以下であることを特徴とする。
【００１２】
また、この発明のうち請求項５記載の画像形成装置は、帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散して成る記録液を収容する収容手段と、開口を有するとともに、この開口を被画像形成媒体から所定距離離間した位置に配置し、上記記録液を上記開口に向けて流通させる流路を規定した電極と、上記流路内に設けられ、上記開口の幅と略同じ幅を有するとともに上記開口から上記被画像形成媒体に向けて突出した矩形の第１の部分、およびこの第１の部分から上記被画像形成媒体に向けて収束されているとともに上記被画像形成媒体に近接した先端に上記被画像形成媒体と略平行に延びた上端を有する台形の第２の部分を有する絶縁性の板状のガイド部材と、上記収容手段内に収容された記録液を上記流路を介して上記開口へ供給する供給手段と、所定の画像信号に従って上記電極に電圧を印加することにより、上記記録液中の色剤粒子を上記第２の部分の上端付近に凝集させ、この凝集された色剤粒子を上記絶縁性液体から分離吐出させて上記被画像形成媒体上に色剤粒子によるドットを記録し、画像を形成する電圧印加手段と、を備え、上記第２の部分の上端の長さは、上記被画像形成媒体上に記録された色剤粒子によるドット径より大きく該ドッと径の３倍以下であり、且つ上記電極の幅より小さいことを特徴とする。
【００１３】
また、この発明のうち請求項６記載の画像形成装置は、帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散して成る記録液を収容する収容手段と、開口を有するとともに、この開口を被画像形成媒体から所定距離離間した位置に配置し、上記記録液を上記開口に向けて流通させる流路を規定した電極と、上記流路内に設けられ、上記開口の幅と略同じ幅を有するとともに上記開口から上記被画像形成媒体に向けて突出した矩形の第１の部分、およびこの第１の部分から上記被画像形成媒体に向けて収束した三角形の第２の部分を有する絶縁性の板状のガイド部材と、上記収容手段内に収容された記録液を上記流路を介して上記開口へ供給する供給手段と、所定の画像信号に従って上記電極に電圧を印加することにより、上記記録液中の色剤粒子を上記第２の部分の頂点付近に凝集させ、この凝集された色剤粒子を上記絶縁性液体から分離吐出させて上記被画像形成媒体上に画像を形成する電圧印加手段と、を備え、上記第２の部分が上記被画像形成媒体に近接した頂点の角度が３０度以上９０度以下であり、上記第１の部分および第２の部分が上記開口から突出した長さが上記電極の幅の半分以上２倍以下であり、上記第１の部分の表面には上記電極に導通した金属膜が被覆されていることを特徴とする。
【００１４】
また、この発明のうち請求項７記載の画像形成装置は、帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散して成る記録液を収容する収容手段と、開口を有するとともに、この開口を被画像形成媒体から所定距離離間した位置に配置し、上記記録液を上記開口に向けて流通させる流路を規定した電極と、上記流路内に設けられ、上記開口の幅と略同じ幅を有するとともに上記開口から上記被画像形成媒体に向けて突出した矩形の第１の部分、およびこの第１の部分から上記被画像形成媒体に向けて収束した三角形の第２の部分を有する絶縁性の板状のガイド部材と、上記収容手段内に収容された記録液を上記流路を介して上記開口へ供給する供給手段と、所定の画像信号に従って上記電極に電圧を印加することにより、上記記録液中の色剤粒子を上記第２の部分の頂点付近に凝集させ、この凝集された色剤粒子を上記絶縁性液体から分離吐出させて上記被画像形成媒体上に画像を形成する電圧印加手段と、を備え、上記第２の部分が上記被画像形成媒体に近接した頂点の角度が３０度以上９０度以下であり、上記第１の部分および第２の部分が上記開口から突出した長さが上記電極の幅の半分以上２倍以下であり、上記第１の部分の表面には上記電極に導通した金属膜が被覆されており、上記金属膜の上記第２の部分に近接した端部が、上記第２の部分の頂点を中心とした円弧状をなしていることを特徴とする。
【００１５】
更に、この発明のうち請求項８記載の画像形成装置は、帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散して成る記録液を収容する収容手段と、開口を有するとともに、この開口を被画像形成媒体から所定距離離間した位置に配置し、上記記録液を上記開口に向けて流通させる流路を規定した電極と、上記流路内に設けられ、上記開口の幅と略同じ幅を有するとともに上記開口から上記被画像形成媒体に向けて突出した矩形の第１の部分、およびこの第１の部分から上記被画像形成媒体に向けて収束した三角形の第２の部分を有する絶縁性の板状のガイド部材と、上記収容手段内に収容された記録液を上記流路を介して上記開口へ供給する供給手段と、所定の画像信号に従って上記電極に電圧を印加することにより、上記記録液中の色剤粒子を上記第２の部分の頂点付近に凝集させ、この凝集された色剤粒子を上記絶縁性液体から分離吐出させて上記被画像形成媒体上に画像を形成する電圧印加手段と、を備え、上記第２の部分が上記被画像形成媒体に近接した頂点の角度が３０度以上９０度以下であり、上記第１の部分および第２の部分が上記開口から突出した長さが上記電極の幅の半分以上２倍以下であり、上記第１の部分の表面には上記電極に導通した第１の金属膜が被覆され、上記第２の部分の収束された端辺には上記第１の金属膜に導通した第２の金属膜が設けられていることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、この発明の画像形成装置としてのインクジェットプリンタ１を概略的に示している。インクジェットプリンタ１は、画像信号に応じてインク滴を吐出させる記録ヘッド２０（後に詳述する）を備えている。記録ヘッド２０には、インクタンク２（収容手段）内に収容したインク（記録液）を記録ヘッド２０へ循環させるためのインク循環機構４（供給手段）が接続されている。記録ヘッド２０に循環されるインクは、絶縁性液体としてのキャリア液中に帯電された色剤粒子としてのトナー粒子などを分散して構成されている。
【００１７】
記録ヘッド２０のインク吐出位置前方には、被画像形成媒体としての記録用紙Ｐを所定方向に搬送させる搬送機構６が配設されている。記録用紙Ｐは、カセット８内に複数枚収容されており、給紙ローラ１２により１枚づつ供給される。各記録用紙Ｐは、ガイド１４に沿って導かれて記録ヘッド２０とプラテンローラ１６との間へ送られ、更に、ガイド１８に沿って導かれて搬送ローラ対１９に挟み込まれる。この状態から記録用紙Ｐは搬送ローラ対１９により一定速度で搬送され、この搬送速度に同期して記録ヘッド２０から画像信号に応じて吐出されるインク滴が記録用紙Ｐ上に吐出され、画像が形成される。
【００１８】
図２は、この発明の第１の実施の形態に係る記録ヘッド２０の断面図を概略的に示している。記録ヘッド２０は、パイプ状の導電体からなる記録電極２２、および記録電極２２の先端に形成された開口２２ａの中央からプラテンローラ１６（すなわち記録用紙Ｐ）に向けて突設された五角形のフィルム状の誘電体からなるガイド２４を有し、記録電極２２には画像信号に応じた記録電圧を印加するための電圧印加手段としての電源２６が接続されている。
【００１９】
そして、インクタンク２内に収容されたインクがインク循環機構４により記録電極２２の図示しない下端側から供給され、記録電極２２の中央のインク流路２２ｂを介して図中矢印方向に上昇され、開口２２ａからオーバーフローしたインクがインク循環機構４によりインクタンク２へ回収されるようになっている。
【００２０】
記録電極２２の先端には所定の幅を有する開口２２ａが形成され、記録電極２２の先端縁部はこの開口２２ａに向けて上方に傾斜されている。このように記録電極２２の先端を傾斜させることにより、インク流路２２ｂを介して供給されたインクが開口２２ａからオーバーフローする際にインクの流れをスムーズにすることができる。
【００２１】
また、ガイド２４は所定の厚さを有するフィルム状に形成され、記録電極２２の開口２２ａの幅と略同じ幅を有する矩形の第１の部分２４ａ、第１の部分２４ａの上端側に連続されて第１の部分２４ａから上方に向けて収束され、その収束された頂点にインクの吐出ポイントを形成した三角形の第２の部分２４ｂ、および第１の部分２４ａの下端側に連続された矩形の延出部分２４ｃを有する五角形に形成されている。尚、第２の部分の頂角θは、記録周波数を高めるため適切な角度（後述する）に設定されている。
【００２２】
延出部分２４ｃは、記録電極２２の開口２２ａより流路２２ｂ内に入り込んでおり、記録電極２２の開口２２ａから第２の部分の先端までの高さ、つまり第１および第２の部分を合計した高さｈが適切な高さ（後述する）となるように流路２２ｂ内に配置されている。尚、ガイド２４の形状は図２に示す五角形に限らず、図３に示すような形状とすることもできる。つまり、記録電極２２の先端開口２２ａから上方に突出した第１の部分が開口２２ａの幅と略同じ幅を有し、第２の部分２４ｂが先端の吐出ポイントに向けて収束された先細な形状であればいかなる形状であっても良く、板状に限ることもない。
【００２３】
また、記録電極２２に接続された電源２６は、直流電源２６ａおよびパルス電源２６ｂを有し、図示しない信号発生源より供給される画像信号に応じた記録電圧を記録電極２２に印加する。
【００２４】
尚、上記のような記録ヘッド２０は、通常、記録用紙Ｐの搬送方向を横切る方向に複数並んで設けられ、各記録電極に対して画像信号に応じた記録電圧を選択的に印加することにより各記録電極を選択的に駆動する図示しない駆動回路に接続されている。
【００２５】
次に、上記のように構成された記録ヘッド２０によるインク滴の飛翔動作について説明する。
図４は、電源２６を介して記録電極２２に対して記録電圧を印加した場合のインク３２の挙動を示している。記録ヘッド２０の先端、つまりガイド２４先端の吐出ポイントから所定距離離間した位置には、対向電極として作用する接地されたプラテンローラ１６が設けられ、ガイド２４の先端とプラテンローラ１６との間に被画像形成媒体としての記録用紙Ｐが介在され、プラテンローラ１６に沿って所定方向に搬送される。
【００２６】
記録電極２２内のインク流路２２ｂを介してインク３２が図中矢印方向に上昇されると、開口２２ａからオーバーフローしたインク３２が記録電極２２の外周に沿って流れ落ち、ガイド２４に対するインク３２の濡れ上がり（這い上がり）により記録ヘッド２０の先端近くに所定形状のインクメニスカス３１が形成される。この場合のインクメニスカス３１の形状は、インク３２の供給圧力、インク３２のガイド２４に対する濡れ性、およびインク３２の表面張力等により決定される。
【００２７】
特に、ガイド２４に対するインク３２の這い上がり量は、ガイド２４の形状に依存され、記録電極２２の先端の開口２２ａから突出されたガイド２４の周の長さが短くなる（突出されたガイド２４の面積が小さくなる）とインク３２の這い上がり量が少なくなる。例えば、本発明の五角形のガイドと比較して、三角形のガイドの場合では周の長さが比較的短くなり、インクの這い上がり量が比較的少なくなる。
【００２８】
このため、本実施の形態のガイド２４においては、記録電極２２の開口２２ａから矩形の周の長さが比較的長い第１の部分２４ａを突出させ、インクの這い上がり量を多くした。そして、第１の部分２４ａにより十分な量のインク３２を這い上がらせた上で、周の長さが比較的短い三角形の第２の部分２４ｂによってインクの這い上がり量を調整した。これにより、第１の部分２４ａによって良好に這い上がったインク３２が第２の部分２４ｂを這い上がる際に薄くされ、先端に向かって収束した略円錐形状のインクメニスカス３１が形成される。
【００２９】
このように、記録ヘッド２０の先端近くに円錐形のインクメニスカス３１が形成された状態で、電源２６を介して記録電極２２に所定のバイアス電圧Ｖｂを印加すると、記録電極２２の先端からプラテンローラ１６に向かう所定強度の電界が形成され、インクメニスカス３１の形状が図４（ａ）に示すように変化される。つまり、記録電極２２とプラテンローラ１６との間に形成された電界は、薄くされたインクメニスカス３１の先端近くに集中され、インクメニスカス３１の先端にトナー粒子３４が効率良く凝集され、インクメニスカス３１の先端が盛り上がった形状となる。尚、バイアス電圧の大きさはインクメニスカス３１の先端からトナー凝集物３５が飛翔することのない大きさに設定されている。
【００３０】
この状態で、電源２６を介して記録電極２２に上記バイアス電圧Ｖｂより大きい記録電圧Ｖｅｊを印加すると、バイアス電圧Ｖｂを印加したときより強い電界が形成され、図４（ｂ）に示すように、ガイド２４の先細にされた第２の部分の途中位置より上方にトナー粒子３４が更に集められ、この途中位置（インクが最も薄くなった部分）を節としてプラテンローラ１６に向けて盛り上がったインクメニスカス３１が形成される。
【００３１】
そして、トナー凝集物３５に作用する静電気力がインクメニスカス３１の表面張力を打ち破ると、図４（ｃ）に示すように、インク滴３８がインクメニスカス３１から分離され、プラテンローラ１６に向けて飛翔される。この際、インク滴３８は、インクメニスカス３１の節を境に分離される。この後、飛翔により不足したインクがインクメニスカス３１に補充され、記録ヘッド２０の先端のインクメニスカス３１は図４（ａ）に示す状態に戻される。
【００３２】
ところで、インク滴３８が上述のように分離・吐出される際の記録周波数は、インク滴３８の吐出時に作用される電界の強度、トナー粒子の濃縮度、インクの供給量、インク滴が分離される位置（節）でのインクの厚さ等により決定される。つまり、電界強度が強く、トナーの濃縮度が高く、インクの供給量が多く、節の厚さが薄い場合に記録周波数が高くなる。
【００３３】
本実施の形態のガイド２４は、記録電極２２の先端より突出した矩形の第１の部分２４ａと先細の第２の部分２４ｂとを組合わせた形状を有することから、ガイド２４に沿って形成されるインクメニスカス３１の先端近く、即ち第２の部分２４ｂに這い上がったインクの厚さが薄くなっている。
【００３４】
このため、インクメニスカス３１の先端へトナー粒子３４が効率良く凝集され、トナー粒子の濃縮度が高くなり、凝集されたトナー粒子に作用される電界強度が強くなり、インクメニスカス３１先端へのインク供給量が多くなる。また、インク滴３８が飛翔される際にインク滴３８が分離される位置、即ち上述した節がガイド２４の第２の部分の途中に形成されるため、インク滴３８の***位置でのインクの厚さは薄くなる。
【００３５】
従って、本実施の形態のガイド２４を用いると、記録周波数を高くすることができ、記録速度を速くすることができる。
ところで、上記のように高い記録周波数を達成するためには、記録電極２２の先端から突出した第１および第２の部分の高さｈ、および第２の部分の頂角θを適切な値に設定する必要がある。言い換えれば、高さｈおよび頂角θを適切に設定することにより、上述したように、十分な量のインクをガイド２４の先端まで良好に這い上がらせることができるとともに、ガイド２４先端のインクを薄くすることができる。
【００３６】
インク滴が分離・吐出される際には、***位置の両端を節としてインクメニスカスが振動するため、両端間の距離、即ち節の厚さが長い場合には振幅が大きくなり記録周波数が低下される。従って、記録解像度に応じたインク滴を形成し、且つ記録周波数を高くするためには、インクメニスカスの節の厚さをできるだけ薄くして***位置の長さを短くすることが望ましい。
【００３７】
本実施の形態の記録ヘッド２０では、ガイド２４の第２の部分２４ｂを先細にしてインクメニスカスの節の厚さを薄くしているが、この節の厚さは第２の部分２４ｂの頂角によって変化する。従って、第２の部分２４ｂの頂角は、適切な角度に設定されている。
【００３８】
図５には、ガイド２４の先端、つまり第２の部分２４ｂの先端の頂角を変化させた場合のインク滴の***周波数（記録周波数）の変化の一例を示している。尚、この例では、記録解像度１６本／ｍｍ、ドット径約７０μｍ、インク滴径約３５μｍとした場合の記録周波数の変化を示した。
【００３９】
これによると、ガイド２４の頂角が３０度よりも小さい場合と９０度よりも大きい場合には、インクメニスカスの振動に起因したものと考えられる記録周波数の低下が見られ、この場合のドット径は１５０μｍ程度と大きくなった。逆に、ガイド２４の頂角を３０度以上９０度以下に設定した場合には、ガイド２４の先端の突出ポイントからインク滴が分離される記録周波数が高くなった。
【００４０】
従って、ガイド２４の第２の部分２４ｂの先端を収束させ、且つ収束された先端の頂角を３０°≦θ≦９０°とすることにより、記録解像度に応じたインク滴を高速に吐出することができることがわかった。
【００４１】
また、ガイド２４の先端に十分な量のインクを供給し、且つガイド２４の先端に薄いインクメニスカスを形成するためには、記録電極２２の先端から突出した第１および第２の部分２４ａ、２４ｂを合計した高さｈを適切な値に設定する必要がある。
【００４２】
図６には、ガイド２４の突出量ｈ（高さ）を変化させた場合の記録周波数の変化の一例を示してある。尚、この例では、記録電極２２の径を６００μｍとした。
【００４３】
これによると、ガイド２４の突出量が３００μｍ（記録電極２２の径の１／２）より小さくなると、記録周波数が急激に低下されていることがわかる。これは、ガイドの突出量が低いためガイド２４全体がインクで覆われてしまい、ガイド２４の先端のインクメニスカスを薄く形成することができないため、インク滴を分離・吐出させる際にインク全体が振動してしまうことに起因していると考えられる。
【００４４】
また、ガイド２４の突出量が１２００μｍ（記録電極２２の径の２倍）を超えると、記録周波数が徐々に低下されていることがわかる。つまり、記録電極２２の開口２２ａから溢れたインクはガイド２４に対する濡れ上がりによりガイド２４の先端まで供給されるが、ガイド２４の突出量が記録電極２２の径の２倍を超える場合にはインクがガイド２４の先端まで良好に這い上がらない。このため、吐出ポイントへのインクの供給がスムーズに行われずに記録周波数が低下されるものと考えられる。
【００４５】
これに対し、ガイド２４の突出量ｈが３００μｍ以上１２００μｍ以下である場合には、ガイド２４先端への十分な量のインクの供給、およびガイド２４先端での薄いメニスカスの形成を両立させることができ、高い記録周波数を達成できる。
【００４６】
従って、ガイド２４の突出量ｈを記録電極２２の径Ｗに対して、Ｗ／２≦ｈ≦２Ｗの範囲内に設定することにより、高い記録周波数を達成でき、高速記録が可能となる。
【００４７】
次に、この発明の第２の実施の形態に係る記録ヘッド４０ついて説明する。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７に示すように、記録ヘッド４０は、記録電極２２の開口２２ａの径と略同じ幅Ｗの矩形の第１の部分４４ａと、この第１の部分４４ａから上方に向けて収束されているとともにその収束された先端が記録用紙Ｐ（図示せず）と平行に切断された上端４４１（長さＬ）を有する台形の第２の部分４４ｂと、を有するガイド４４を備えている。
【００４９】
上記のように構成された記録ヘッド４０において、図８に示すように、記録電極２２内のインク流路２２ｂを介してインク３２が図中矢印方向に上昇されると、開口２２ａからオーバーフローしたインク３２が記録電極２２の外周に沿って流れ落ち、ガイド４４に対するインク３２の濡れ上がり（這い上がり）により記録ヘッド４０の先端近くにインクメニスカス４１が形成される。
【００５０】
インクメニスカス４１の形状はガイド４４の形状によって決定される。本実施の形態においては、矩形の第１の部分４４ａをつたって良好に這い上がったインクが台形の第２の部分４４ｂによって薄くされるとともに、第２の部分４４ｂの上端４４１まで這い上がる。従って、ガイド４４に沿って形成されるインクメニスカス４１の形状は、ガイド４４の上端４４１を含む面を上面とした略円錐台形となる。
【００５１】
このように、記録ヘッド４０の先端近くに円錐台形のインクメニスカス４１が形成された状態で、電源２６を介して記録電極２２に所定のバイアス電圧Ｖｂを印加すると、記録電極２２の先端からプラテンローラ１６に向かう所定強度の電界が形成され、インクメニスカス４１の形状が図８（ａ）に示すように変化される。つまり、記録電極２２とプラテンローラ１６との間に形成された電界は、薄くされたインクメニスカス４１の先端近くに集中され、インクメニスカス４１の先端にトナー粒子３４が効率良く凝集され、インクメニスカス４１の先端が盛り上がった形状となる。尚、バイアス電圧Ｖｂは、インクメニスカス４１の先端からトナー凝集物３５が飛翔することのない大きさに設定されている。
【００５２】
この状態で、電源２６を介して記録電極２２に上記バイアス電圧Ｖｂより大きい記録電圧Ｖｅｊを印加すると、バイアス電圧Ｖｂを印加したときより強い電界が形成され、図８（ｂ）に示すように、ガイド４４の上端４４１より上方にトナー粒子３４が更に集められ、ガイド４４の上端４４１を節としてプラテンローラ１６に向けて盛り上がったインクメニスカス４１が形成される。
【００５３】
そして、トナー凝集物３５に作用する静電気力がインクメニスカス４１の表面張力を打ち破ると、図８（ｃ）に示すように、インク滴３８がインクメニスカス４１から分離され、プラテンローラ１６に向けて飛翔される。この際、インク滴３８は、インクメニスカス４１の節（ガイド４４の上端４４１）を境に分離される。この後、飛翔により不足したインクがインクメニスカス４１に補充され、記録ヘッド４０の先端のインクメニスカス４１は図８（ａ）に示す状態に戻される。
【００５４】
ところで、インク滴３８がインクメニスカス４１から分離・吐出される際には、インクの***位置に振動を生じる。本実施の形態においては、ガイド４４の上端４４１の長さを適切な値に設定することによりインクの***位置の長さを調整し、インクの振動を安定させている。つまり、インクは***位置の両端を節として振動されることから、ガイド４４の上端４４１の長さを変えることにより***位置でのインクの振動数を変えることができ、記録周波数を変えることができる。
【００５５】
また、インクメニスカス４１から分離・吐出されるインク滴３８のドット径は、***位置の長さによって決定されるため、ガイド４４の上端４４１の長さを変えることによりインク滴３８のドット径を所望の値に安定させることができる。
【００５６】
従って、記録解像度に応じた安定したドット径を有するインク滴を形成し、且つ高い記録周波数を達成するためには、ガイド４４の上端４４１の長さを適切な範囲に設定する必要がある。
【００５７】
図９は、ガイド上端４４１の長さＬを種々変化させた場合のインク滴のドット径Ｒｄ、および記録周波数の変化の一例を示すグラフである。尚、この例では、記録解像度１６本／ｍｍ、ドット径７０μｍ、インク滴径約３５μｍとした。
【００５８】
これによると、ガイド上端４４１の長さが７０μｍ（ドット径に相当）よりも短いと、高い記録周波数を達成できる反面、ドット径にばらつきが多くなる。また、ガイド上端４４１の長さが２１０μｍ（ドット径の３倍に相当）よりも長いと、インク全体が振動してしまい、記録周波数が大きく低下され、ドット径が大きくなってしまう。よって、ガイド上端４４１の長さＬは、Ｒｄ≦Ｌ≦３Ｒｄの範囲に設定することが望ましい。
【００５９】
また、インクメニスカス４１先端を薄くするため、ガイド４４の第２の部分４４ｂを先細の形状とする必要があることから、ガイド４４の最大幅Ｗに対して上端４４１の長さＬは、Ｌ＜Ｗとならなければならない。
【００６０】
従って、ガイド上端４４１の長さＬを、Ｒｄ≦Ｌ≦３Ｒｄの範囲に設定し、且つＬ＜Ｗとすることにより、記録解像度に応じた安定したドット径を有するインク滴を形成でき、且つ高い記録周波数を達成できる。
【００６１】
次に、この発明の第３の実施の形態に係る記録ヘッド５０ついて説明する。
図１０に示すように、記録ヘッド５０は、第１の部分５４ａおよび延出部分５４ｃの表面上に記録電極２２に導通した金属膜５２を被覆したガイド５４を備えており、これ以外の構成は上記第１の実施の形態と同じ構成を有している。従って、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する。
【００６２】
図１１に示すように、記録電極２２の流路２２ｂを介してインクが供給されると、ガイド５４に沿った形状のインクメニスカス５１が形成される。この状態で、電源２６を介して記録電極２２にバイアス電圧Ｖｂを印加すると、図１１（ａ）に示すようにインクメニスカス５１の先端近くにトナー粒子３４が凝集され、インクメニスカス５１が膨らんだ形状となる。
【００６３】
そして、図１１（ｂ）に示すようにバイアス電圧Ｖｂより高い記録電圧Ｖｅｊを記録電極２２に印加すると、図１１（ｃ）に示すようにガイド５４の第２の部分５４ｂの途中に形成された節を境にインク滴３８が分離され、記録用紙Ｐに向けて飛翔される。
【００６４】
本実施の形態においては、ガイド５４が第１の部分５４ａと第２の部分５４ｂとの間の境界まで延びた金属膜５２を備えているため、上述した第１の実施の形態の記録ヘッド２０と比較して、記録用紙Ｐ（プラテンローラ１６）との間に作用される電界強度を強くすることができる。つまり、記録電極２２の先端から記録用紙Ｐまでの距離Ｄより金属膜５２の上端（第１および第２の部分の境界）から記録用紙Ｐまでの距離Ｄ´の方が短くなることから、同じ電圧を与えた場合、金属膜５２を設けた方が電界強度を強めることができる。
【００６５】
また、ガイド５４に金属膜５２を設けることにより、金属膜５２と記録用紙Ｐとの間の距離、および金属膜５２とインクの吐出ポイントとの間の距離を短くできることから、記録電極２２に印加するインク滴の飛翔に必要な電圧を低くすることができる。
【００６６】
従って、ガイド５４の第１の部分５４ａを被覆する金属膜５２を設けることにより、低い電圧でインク滴を飛翔させることができるとともに、インク滴に作用される電界の強度を高めることができ、インク滴の吐出周波数を高めることができ、高速記録が可能となる。
【００６７】
図１２には、この発明の第４の実施の形態の記録ヘッド６０を示している。この記録ヘッド６０は、上述した第３の実施の形態の記録ヘッド５０における金属膜５２の上端（第１および第２の部分の境界に位置した端部）を下に凸に湾曲させた形状の金属膜５２´を有している。金属膜５２´の上端５２ａは、第２の部分５４ｂの頂点に向かって収束した曲線を形成している。
【００６８】
このように、金属膜５２´の上端５２ａを湾曲させることにより、上述した第２の実施の形態の記録ヘッド５０を用いた場合と同様の効果を得ることができるとともに、金属膜５２´から記録用紙Ｐに向かう電界をガイド５４の第２の部分の頂点に効率良く向かわせることができ、吐出ポイントへトナー粒子を効率良く凝集でき、インク滴の吐出周波数をより高めることができ、より高速な記録が可能となる。
【００６９】
次に、この発明の第５の実施の形態に係る記録ヘッド７０について説明する。図１３に示すように、記録ヘッド７０は、第１の部分７４ａおよび延出部分７４ｃの表面上に記録電極２２に導通した第１の金属膜７２を被覆しているとともに、第２の部分７４ｂの収束した２つの端面上に第１の金属膜７２に連続された第２の金属膜７３を被覆したガイド７４を備えており、これ以外の構成は上記第１の実施の形態の記録ヘッド２０と同じ構成を有している。従って、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する。
【００７０】
図１４に示すように、記録電極２２の流路２２ｂを介してインクが供給されると、ガイド７４に沿った形状のインクメニスカス７１が形成される。この状態で、電源２６を介して記録電極２２にバイアス電圧Ｖｂを印加すると、図１４（ａ）に示すようにインクメニスカス７１の先端近くにトナー粒子３４が凝集され、インクメニスカス７１が膨らんだ形状となる。この場合、ガイド７４の第２の部分７４ｂの両面には金属膜が設けられていないので第２の部分７４ｂの表面から外側に向かう電界が形成されることがない。このため、第２の部分７４ｂに沿って這い上がったインクが必要以上に膨らむことがない。
【００７１】
そして、図１４（ｂ）に示すようにバイアス電圧Ｖｂより高い記録電圧Ｖｅｊを記録電極２２に印加すると、図１４（ｃ）に示すようにガイド７４の第２の部分７４ｂの途中に形成された節を境にインク滴３８が分離され、記録用紙Ｐに向けて飛翔される。
【００７２】
本実施の形態においては、ガイド７４が第１の部分７４ａと第２の部分７４ｂとの間の境界まで延びた第１の金属膜７２を備えているとともに、第２の部分７４ｂの収束した端面に第２の金属膜を備えている。つまり、ガイド７４先端の吐出ポイントまで金属膜が設けられている。このため、記録電極２２に印加された電圧がガイド７４の先端の吐出ポイントにそのまま印加されることになり、吐出ポイントに電界を集中させることができる。
【００７３】
従って、上述した第３の実施の形態の記録ヘッド５０と比較して、インクの吐出ポイントに作用される電界強度をより強くすることができ、より低い電圧でインク滴を飛翔させることができるとともに、インク滴に作用される電界の強度を高めることができ、インク滴の吐出周波数を高めることができ、高速記録が可能となる。
尚、この発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。
【００７４】
【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、インク滴の吐出周波数を高めることができ、高速記録が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の画像形成装置としてのインクジェットプリンタを示す概略図。
【図２】図２は、図１のインクジェットプリンタに組み込まれた第１の実施の形態に係る記録ヘッドを示す断面図。
【図３】図３は、図２の記録ヘッドに組み込まれたガイドの変形例を示す正面図。
【図４】図４は、図２の記録ヘッドにおけるインクの飛翔動作を説明するための動作説明図。
【図５】図５は、ガイド先端の頂角に対する記録周波数の変化を示すグラフ。
【図６】図６は、ガイドの突出量に対する記録周波数の変化を示すグラフ。
【図７】図７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８】図８は、図７の記録ヘッドにおけるインクの飛翔動作を説明するための動作説明図。
【図９】図９は、図７の記録ヘッドのガイド上端の長さに対するインク滴のドット径および記録周波数の変化を示すグラフ。
【図１０】図１０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１１】図１１は、図１０の記録ヘッドにおけるインクの飛翔動作を説明するための動作説明図。
【図１２】図１２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。
【図１３】図１３は、この発明の第５の実施の形態に係る記録ヘッドを示す断面図。
【図１４】図１４は、図１３の記録ヘッドにおけるインクの飛翔動作を説明するための動作説明図。
【符号の説明】
１…インクジェットプリンタ、
１６…プラテンローラ、
２０…記録ヘッド、
２２…記録電極、
２２ａ…開口、
２２ｂ…インク流路、
２４…ガイド、
２４ａ…第１の部分、
２４ｂ…第２の部分、
２６…電源、
Ｐ…記録用紙。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine or a printer, and more particularly, to apply an electrostatic force to a recording liquid obtained by dispersing colorant particles in an insulating liquid to form an image by causing the colorant particles to fly. To an image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in the field of personal printers, ink jet printers using an ink jet recording method have been widely used. However, conventional ink jet printers have problems such as poor image storability and light fastness because a dye recording liquid is used.
[0003]
On the other hand, WO93 / 11866 discloses an image forming apparatus which makes it possible to use pigment particles as a colorant and solves the above-mentioned problems of the dye recording liquid. This apparatus is provided with a conductive recording liquid supply tube, and by applying a predetermined voltage to the recording liquid supply tube, a predetermined electric field is generated between the recording liquid supply tube and a counter electrode facing the tip. Form. Then, a recording liquid containing colorant particles charged to the same polarity as the potential of the recording liquid supply tube is supplied to the recording liquid supply tube. At this time, a recording medium is interposed between the tip of the recording liquid supply tube and the counter electrode, and is conveyed in a predetermined direction.
[0004]
The coloring material particles in the recording liquid exert electrostatic attraction force from the counter electrode at a discharge point near the tip of the recording liquid supply tube due to an electric field formed between the tip of the recording liquid supply tube and the counter electrode. Then, a semicircular ink meniscus is formed near the tip of the recording liquid supply tube. However, the colorant particles cannot fly from the ink meniscus due to the surface tension of the solvent of the recording liquid, and stay at the tip of the ink meniscus. In this way, many colorant particles collect at the tip of the ink meniscus and form aggregates.
[0005]
When the recording medium is conveyed in a predetermined direction and the voltage applied to the recording liquid supply tube is further increased, the electric field from the tip of the recording liquid supply tube toward the counter electrode is strengthened, and the aggregates are formed more than the surface tension of the solvent of the recording liquid. The acting electrostatic attraction force prevails, and the aggregates separate from the ink meniscus and fly toward the recording medium interposed between the ink meniscus and the counter electrode. Then, a predetermined image is formed on the recording medium by the aggregate of the colorant particles flying from the ink meniscus.
[0006]
In an image forming apparatus based on the above-described flying principle, there is no nozzle for determining the size of a flying droplet as in the conventional inkjet recording using a dye-based recording liquid, so that pigment particles can be used. This solves the problems of the conventional ink-jet printer, such as the image storability and light fastness.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described apparatus, it takes a relatively long time to aggregate the colorant particles at the tip of the ink meniscus to form an aggregate sufficient for flying. Therefore, there is a problem that the frequency at which the aggregate flies is reduced and the recording frequency cannot be increased. Further, there is a problem that when the aggregates of the colorant particles are separated from the ink meniscus, undesired vibrations occur in the ink meniscus and the recording frequency is reduced. As described above, in the conventional printer, there is a problem that high-speed printing cannot be achieved because the printing frequency cannot be increased.
An object of the present invention is to provide an image forming apparatus having a high recording frequency and capable of high-speed recording.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an image forming apparatus according to claim 1 of the present invention includes a storage unit that stores a recording liquid formed by dispersing charged colorant particles in an insulating liquid, and an opening, This opening is disposed at a position separated by a predetermined distance from the image forming medium, an electrode defining a flow path through which the recording liquid flows toward the opening, and an electrode provided in the flow path and having a width substantially equal to the width of the opening. An insulating material having a rectangular first portion having the same width and protruding from the opening toward the image forming medium, and a second portion converging from the first portion toward the image forming medium. A plate-like guide member, supply means for supplying the recording liquid stored in the storage means to the opening through the flow path, and applying a voltage to the electrode according to a predetermined image signal, Colorant particles in recording liquid And a voltage applying unit for forming an image on the image forming medium by separating and discharging the aggregated colorant particles from the insulating liquid. .
[0009]
According to a second aspect of the present invention, the image forming apparatus includes a storage unit that stores a recording liquid formed by dispersing charged colorant particles in an insulating liquid, and an opening. An electrode disposed at a position separated from the forming medium by a predetermined distance and defining a flow path through which the recording liquid flows toward the opening, provided in the flow path, and having a width substantially equal to the width of the opening. Insulating plate having a rectangular first portion protruding from the opening toward the image forming medium and a triangular second portion converging from the first portion toward the image forming medium A guide member, supply means for supplying the recording liquid stored in the storage means to the opening via the flow path, and applying a voltage to the electrode in accordance with a predetermined image signal, thereby obtaining a recording liquid in the recording liquid. Of the colorant particles And a voltage application unit for forming an image on the image forming medium by separating and discharging the agglomerated colorant particles from the insulating liquid and forming an image on the image forming medium. Is characterized in that the angle of the vertex close to the image forming medium is 30 degrees or more and 90 degrees or less.
[0010]
The image forming apparatus according to a third aspect of the present invention has a housing for storing a recording liquid formed by dispersing charged colorant particles in an insulating liquid, and an opening. An electrode disposed at a position separated from the forming medium by a predetermined distance and defining a flow path through which the recording liquid flows toward the opening, provided in the flow path, and having a width substantially equal to the width of the opening. Insulating plate having a rectangular first portion protruding from the opening toward the image forming medium and a triangular second portion converging from the first portion toward the image forming medium A guide member, supply means for supplying the recording liquid stored in the storage means to the opening via the flow path, and applying a voltage to the electrode in accordance with a predetermined image signal, thereby obtaining a recording liquid in the recording liquid. Of the colorant particles A voltage application means for forming an image on the image forming medium by causing the colorant particles to be separated and discharged from the insulating liquid to form an image on the image forming medium; The length of the second portion protruding from the opening is not less than half and not more than twice the width of the electrode.
[0011]
The image forming apparatus according to a fourth aspect of the present invention has a storage means for storing a recording liquid formed by dispersing charged colorant particles in an insulating liquid, and an opening. An electrode disposed at a position separated from the forming medium by a predetermined distance and defining a flow path through which the recording liquid flows toward the opening, provided in the flow path, and having a width substantially equal to the width of the opening. Insulating plate having a rectangular first portion protruding from the opening toward the image forming medium and a triangular second portion converging from the first portion toward the image forming medium A guide member, supply means for supplying the recording liquid stored in the storage means to the opening via the flow path, and applying a voltage to the electrode in accordance with a predetermined image signal, thereby obtaining a recording liquid in the recording liquid. Of the colorant particles And a voltage application unit for forming an image on the image forming medium by separating and discharging the agglomerated colorant particles from the insulating liquid and forming an image on the image forming medium. The angle of the vertex close to the image forming medium is not less than 30 degrees and not more than 90 degrees, and the length of the first portion and the second portion protruding from the opening is at least half the width of the electrode. It is characterized by being less than twice.
[0012]
The image forming apparatus according to a fifth aspect of the present invention has a storage means for storing a recording liquid formed by dispersing charged colorant particles in an insulating liquid, and an opening. An electrode disposed at a position separated from the forming medium by a predetermined distance and defining a flow path through which the recording liquid flows toward the opening, provided in the flow path, and having a width substantially equal to the width of the opening. A first rectangular portion protruding from the opening toward the image forming medium and a leading end converged from the first portion toward the image forming medium and close to the image forming medium; An insulating plate-like guide member having a trapezoidal second portion having an upper end extending substantially parallel to the image forming medium; and a recording liquid contained in the containing means, Supply means for supplying to the opening By applying a voltage to the electrode according to a predetermined image signal, the colorant particles in the recording liquid are aggregated near the upper end of the second portion, and the aggregated colorant particles are separated from the insulating liquid. A voltage applying means for forming dots by recording colorant particles on the image forming medium by separating and ejecting the same, and forming an image, wherein a length of an upper end of the second portion is on the image forming medium. The dot diameter is larger than the dot diameter due to the colorant particles recorded in the above, is not more than three times the dot diameter, and is smaller than the width of the electrode.
[0013]
The image forming apparatus according to a sixth aspect of the present invention has a container for storing a recording liquid formed by dispersing charged colorant particles in an insulating liquid, and an opening. An electrode disposed at a position separated from the forming medium by a predetermined distance and defining a flow path through which the recording liquid flows toward the opening, provided in the flow path, and having a width substantially equal to the width of the opening. Insulating plate having a rectangular first portion protruding from the opening toward the image forming medium and a triangular second portion converging from the first portion toward the image forming medium A guide member, supply means for supplying the recording liquid stored in the storage means to the opening via the flow path, and applying a voltage to the electrode in accordance with a predetermined image signal, thereby obtaining a recording liquid in the recording liquid. Of the colorant particles And a voltage application unit for forming an image on the image forming medium by separating and discharging the agglomerated colorant particles from the insulating liquid and forming an image on the image forming medium. Has an angle of a vertex in the vicinity of the image forming medium of not less than 30 degrees and not more than 90 degrees, and a length of the first portion and the second portion protruding from the opening is not less than half and not less than twice the width of the electrode. The following is characterized in that the surface of the first portion is coated with a metal film that is electrically connected to the electrode.
[0014]
The image forming apparatus according to a seventh aspect of the present invention has a storage means for storing a recording liquid formed by dispersing charged colorant particles in an insulating liquid, and an opening. An electrode disposed at a position separated from the forming medium by a predetermined distance and defining a flow path through which the recording liquid flows toward the opening, provided in the flow path, and having a width substantially equal to the width of the opening. Insulating plate having a rectangular first portion protruding from the opening toward the image forming medium and a triangular second portion converging from the first portion toward the image forming medium A guide member, supply means for supplying the recording liquid stored in the storage means to the opening via the flow path, and applying a voltage to the electrode in accordance with a predetermined image signal, thereby obtaining a recording liquid in the recording liquid. Of the colorant particles And a voltage application unit for forming an image on the image forming medium by separating and discharging the agglomerated colorant particles from the insulating liquid and forming an image on the image forming medium. Has an angle of a vertex in the vicinity of the image forming medium of not less than 30 degrees and not more than 90 degrees, and a length of the first portion and the second portion protruding from the opening is not less than half and not less than twice the width of the electrode. The surface of the first portion is covered with a metal film that is electrically connected to the electrode, and the end of the metal film close to the second portion has a vertex of the second portion. It is characterized by having an arc shape with the center at the center.
[0015]
Further, the image forming apparatus according to claim 8 of the present invention has a storage means for storing a recording liquid formed by dispersing charged colorant particles in an insulating liquid, and an opening, and the opening is provided with an image receiving apparatus. An electrode disposed at a position separated from the forming medium by a predetermined distance and defining a flow path through which the recording liquid flows toward the opening, provided in the flow path, and having a width substantially equal to the width of the opening. Insulating plate having a rectangular first portion protruding from the opening toward the image forming medium and a triangular second portion converging from the first portion toward the image forming medium A guide member, supply means for supplying the recording liquid stored in the storage means to the opening via the flow path, and applying a voltage to the electrode in accordance with a predetermined image signal, thereby obtaining a recording liquid in the recording liquid. Of the colorant particles And a voltage application unit for forming an image on the image forming medium by separating and discharging the agglomerated colorant particles from the insulating liquid and forming an image on the image forming medium. Has an angle of a vertex in the vicinity of the image forming medium of not less than 30 degrees and not more than 90 degrees, and a length of the first portion and the second portion protruding from the opening is not less than half and not less than twice the width of the electrode. The surface of the first portion is coated with a first metal film that is electrically connected to the electrode, and the converged edge of the second portion is the first metal film that is electrically connected to the first metal film. 2 is provided.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 schematically shows an ink jet printer 1 as an image forming apparatus of the present invention. The inkjet printer 1 includes a recording head 20 (discussed in detail later) that ejects ink droplets in accordance with an image signal. The recording head 20 is connected to an ink circulation mechanism 4 (supply unit) for circulating the ink (recording liquid) contained in the ink tank 2 (container) to the recording head 20. The ink circulated through the recording head 20 is configured by dispersing charged toner particles and the like as colorant particles in a carrier liquid as an insulating liquid.
[0017]
A transport mechanism 6 for transporting a recording sheet P as a medium on which an image is to be formed in a predetermined direction is provided in front of the ink ejection position of the recording head 20. A plurality of recording papers P are stored in the cassette 8 and are supplied one by one by the paper feed roller 12. Each recording sheet P is guided along the guide 14 and sent between the recording head 20 and the platen roller 16, and further guided along the guide 18 and sandwiched between the transport roller pairs 19. From this state, the recording paper P is conveyed at a constant speed by the conveying roller pair 19, and ink droplets ejected from the recording head 20 in response to the image signal are ejected onto the recording paper P in synchronization with the conveying speed, and the image is printed. It is formed.
[0018]
FIG. 2 schematically shows a cross-sectional view of the recording head 20 according to the first embodiment of the present invention. The recording head 20 includes a recording electrode 22 made of a pipe-shaped conductor, and a pentagonal film protruding from the center of an opening 22 a formed at the tip of the recording electrode 22 toward the platen roller 16 (that is, the recording paper P). The recording electrode 22 is connected to a power supply 26 as a voltage applying means for applying a recording voltage according to an image signal.
[0019]
Then, the ink accommodated in the ink tank 2 is supplied from the lower end (not shown) of the recording electrode 22 by the ink circulation mechanism 4, and is raised in the direction of the arrow through the ink flow path 22b at the center of the recording electrode 22, The ink overflowing from the opening 22a is collected by the ink circulation mechanism 4 into the ink tank 2.
[0020]
An opening 22a having a predetermined width is formed at the tip of the recording electrode 22, and the edge of the tip of the recording electrode 22 is inclined upward toward the opening 22a. By inclining the leading end of the recording electrode 22 in this manner, when the ink supplied through the ink flow path 22b overflows from the opening 22a, the flow of the ink can be made smooth.
[0021]
Further, the guide 24 is formed in a film shape having a predetermined thickness, and is continuous with a rectangular first portion 24a having a width substantially equal to the width of the opening 22a of the recording electrode 22, and an upper end side of the first portion 24a. A second portion 24b of a triangular shape converging upward from the first portion 24a and forming an ink discharge point at the converged vertex, and a rectangular shape connected to the lower end side of the first portion 24a. It is formed in a pentagon having an extension 24c. Note that the vertex angle θ of the second portion is set to an appropriate angle (described later) to increase the recording frequency.
[0022]
The extension portion 24c enters the flow channel 22b through the opening 22a of the recording electrode 22, and the height from the opening 22a of the recording electrode 22 to the tip of the second portion, that is, the total of the first and second portions The height h is set in the flow channel 22b so that the height h becomes an appropriate height (described later). Note that the shape of the guide 24 is not limited to the pentagon shown in FIG. 2, but may be a shape as shown in FIG. That is, the first portion projecting upward from the leading end opening 22a of the recording electrode 22 has a width substantially equal to the width of the opening 22a, and the second portion 24b has a tapered shape converged toward the leading end ejection point. Any shape may be used as long as it is a plate shape.
[0023]
The power supply 26 connected to the recording electrode 22 has a DC power supply 26a and a pulse power supply 26b, and applies a recording voltage corresponding to an image signal supplied from a signal generation source (not shown) to the recording electrode 22.
[0024]
The recording heads 20 as described above are usually provided in a row in a direction crossing the transport direction of the recording paper P, and selectively apply a recording voltage according to an image signal to each recording electrode. It is connected to a drive circuit (not shown) for selectively driving each recording electrode.
[0025]
Next, the flying operation of the ink droplets by the recording head 20 configured as described above will be described.
FIG. 4 shows the behavior of the ink 32 when a recording voltage is applied to the recording electrode 22 via the power supply 26. A grounded platen roller 16 acting as a counter electrode is provided at the tip of the recording head 20, that is, at a position spaced a predetermined distance from the ejection point at the tip of the guide 24, and is provided between the tip of the guide 24 and the platen roller 16. A recording sheet P as an image forming medium is interposed and conveyed along a platen roller 16 in a predetermined direction.
[0026]
When the ink 32 rises in the direction of the arrow in the drawing through the ink flow path 22b in the recording electrode 22, the ink 32 overflowing from the opening 22a flows down along the outer periphery of the recording electrode 22, and the ink 32 wets the guide 24. The ink meniscus 31 having a predetermined shape is formed near the leading end of the recording head 20 by rising (creeping). In this case, the shape of the ink meniscus 31 is determined by the supply pressure of the ink 32, the wettability of the ink 32 to the guide 24, the surface tension of the ink 32, and the like.
[0027]
In particular, the amount of the ink 32 crawling up to the guide 24 depends on the shape of the guide 24, and the length of the circumference of the guide 24 protruding from the opening 22a at the tip of the recording electrode 22 is shortened. When the area becomes smaller), the amount of the ink 32 crawling becomes smaller. For example, as compared with the pentagonal guide of the present invention, in the case of the triangular guide, the circumference length is relatively short, and the amount of ink crawling is relatively small.
[0028]
For this reason, in the guide 24 of the present embodiment, the first portion 24a having a relatively long rectangular circumference is projected from the opening 22a of the recording electrode 22 to increase the amount of ink crawling. Then, after a sufficient amount of the ink 32 was crawled up by the first portion 24a, the amount of ink crawl up was adjusted by the triangular second portion 24b having a relatively short circumference. As a result, the ink 32 satisfactorily crawled up by the first portion 24a is made thinner when crawling up the second portion 24b, and the substantially conical ink meniscus 31 converging toward the tip is formed.
[0029]
When a predetermined bias voltage Vb is applied to the recording electrode 22 via the power supply 26 in a state where the conical ink meniscus 31 is formed near the tip of the recording head 20, the platen roller An electric field having a predetermined intensity toward 16 is formed, and the shape of the ink meniscus 31 is changed as shown in FIG. That is, the electric field formed between the recording electrode 22 and the platen roller 16 is concentrated near the tip of the thinned ink meniscus 31, the toner particles 34 are efficiently aggregated at the tip of the ink meniscus 31, and the ink meniscus 31 Has a raised shape. The magnitude of the bias voltage is set so that the toner aggregate 35 does not fly from the tip of the ink meniscus 31.
[0030]
In this state, when a recording voltage Vej higher than the bias voltage Vb is applied to the recording electrode 22 via the power supply 26, a stronger electric field is formed than when the bias voltage Vb is applied, and as shown in FIG. The toner particles 34 are further collected above an intermediate position of the tapered second portion of the guide 24, and the ink meniscus raised toward the platen roller 16 at the intermediate position (the portion where the ink becomes the thinnest) as a node. 31 are formed.
[0031]
When the electrostatic force acting on the toner aggregate 35 breaks down the surface tension of the ink meniscus 31, the ink droplet 38 is separated from the ink meniscus 31 and flies toward the platen roller 16 as shown in FIG. Is done. At this time, the ink droplet 38 is separated at the node of the ink meniscus 31. Thereafter, the ink shortage due to the flight is replenished to the ink meniscus 31, and the ink meniscus 31 at the tip of the recording head 20 is returned to the state shown in FIG.
[0032]
By the way, the recording frequency when the ink droplet 38 is separated and ejected as described above depends on the strength of the electric field applied when the ink droplet 38 is ejected, the concentration of the toner particles, the supply amount of the ink, and the separation of the ink droplet. Is determined by the thickness of the ink at the position (node). That is, when the electric field strength is high, the toner concentration is high, the ink supply amount is large, and the thickness of the node is small, the recording frequency is high.
[0033]
The guide 24 of the present embodiment is formed along the guide 24 because it has a shape in which a rectangular first portion 24a and a tapered second portion 24b projecting from the tip of the recording electrode 22 are combined. The thickness of the ink crawling up near the tip of the ink meniscus 31, that is, the second portion 24 b, is reduced.
[0034]
Therefore, the toner particles 34 are efficiently aggregated at the tip of the ink meniscus 31, the concentration of the toner particles is increased, the electric field intensity acting on the aggregated toner particles is increased, and the ink is supplied to the tip of the ink meniscus 31. The amount increases. Further, since the position where the ink droplet 38 separates when the ink droplet 38 flies, that is, the above-described node is formed in the middle of the second portion of the guide 24, the ink at the division position of the ink droplet 38 The thickness decreases.
[0035]
Therefore, when the guide 24 of the present embodiment is used, the recording frequency can be increased, and the recording speed can be increased.
By the way, in order to achieve a high recording frequency as described above, the height h of the first and second portions protruding from the tip of the recording electrode 22 and the vertex angle θ of the second portion are set to appropriate values. Must be set. In other words, by appropriately setting the height h and the apex angle θ, as described above, a sufficient amount of ink can be satisfactorily crawled up to the tip of the guide 24, and the ink at the tip of the guide 24 can be removed. Can be thin.
[0036]
When ink droplets are separated and ejected, the ink meniscus oscillates with nodes at both ends of the split position, so if the distance between both ends, that is, the thickness of the nodes is long, the amplitude will increase and the recording frequency will decrease. You. Therefore, in order to form ink droplets corresponding to the recording resolution and to increase the recording frequency, it is desirable to reduce the thickness of the nodes of the ink meniscus as much as possible to shorten the length of the split position.
[0037]
In the recording head 20 of the present embodiment, the thickness of the node of the ink meniscus is reduced by tapering the second portion 24b of the guide 24. The thickness of this node depends on the apex angle of the second portion 24b. Change. Therefore, the vertex angle of the second portion 24b is set to an appropriate angle.
[0038]
FIG. 5 shows an example of a change in the division frequency (recording frequency) of the ink droplet when the apex angle of the tip of the guide 24, that is, the tip of the second portion 24b is changed. In this example, the change of the recording frequency when the recording resolution is 16 lines / mm, the dot diameter is about 70 μm, and the ink droplet diameter is about 35 μm is shown.
[0039]
According to this, when the vertex angle of the guide 24 is smaller than 30 degrees and larger than 90 degrees, a decrease in the recording frequency, which is considered to be caused by the vibration of the ink meniscus, is observed. Increased to about 150 μm. Conversely, when the vertex angle of the guide 24 was set to 30 degrees or more and 90 degrees or less, the recording frequency at which the ink droplets were separated from the protruding point at the tip of the guide 24 was increased.
[0040]
Therefore, by converging the tip of the second portion 24b of the guide 24 and setting the vertex angle of the converged tip to 30 ° ≦ θ ≦ 90 °, it is possible to eject ink droplets at high speed in accordance with the recording resolution. I knew I could do it.
[0041]
In order to supply a sufficient amount of ink to the tip of the guide 24 and form a thin ink meniscus at the tip of the guide 24, the first and second portions 24a and 24b protruding from the tip of the recording electrode 22 are required. Needs to be set to an appropriate value.
[0042]
FIG. 6 shows an example of a change in the recording frequency when the protrusion amount h (height) of the guide 24 is changed. In this example, the diameter of the recording electrode 22 was set to 600 μm.
[0043]
According to this, it is understood that when the protrusion amount of the guide 24 is smaller than 300 μm (１ ／ of the diameter of the recording electrode 22), the recording frequency is rapidly reduced. This is because the entire guide 24 is covered with ink due to the small amount of protrusion of the guide, and the ink meniscus at the tip of the guide 24 cannot be formed thin. It is thought that it is caused by doing.
[0044]
When the protrusion amount of the guide 24 exceeds 1200 μm (twice the diameter of the recording electrode 22), it can be seen that the recording frequency is gradually lowered. In other words, the ink overflowing from the opening 22a of the recording electrode 22 is supplied to the tip of the guide 24 due to the wetting of the guide 24. However, when the amount of protrusion of the guide 24 exceeds twice the diameter of the recording electrode 22, the ink overflows. The guide 24 does not crawl well. Therefore, it is considered that the supply of the ink to the ejection points is not performed smoothly, and the recording frequency is reduced.
[0045]
On the other hand, when the protrusion amount h of the guide 24 is 300 μm or more and 1200 μm or less, it is possible to simultaneously supply a sufficient amount of ink to the end of the guide 24 and to form a thin meniscus at the end of the guide 24. , High recording frequency can be achieved.
[0046]
Therefore, by setting the protrusion amount h of the guide 24 within the range of W / 2 ≦ h ≦ 2W with respect to the diameter W of the recording electrode 22, a high recording frequency can be achieved, and high-speed recording can be performed.
[0047]
Next, a recording head 40 according to a second embodiment of the present invention will be described. Since the basic configuration is the same as that of the first embodiment, the same parts as those of the first embodiment will be denoted by the same reference numerals and will not be described, and will be different from the first embodiment. Only the portions will be described.
[0048]
As shown in FIG. 7, the recording head 40 has a rectangular first portion 44a having a width W substantially equal to the diameter of the opening 22a of the recording electrode 22, and converges upward from the first portion 44a. A guide 44 having a trapezoidal second portion 44b having an upper end 441 (length L) whose converged tip is cut in parallel with the recording paper P (not shown).
[0049]
In the recording head 40 configured as described above, as shown in FIG. 8, when the ink 32 rises in the direction of the arrow in the drawing via the ink flow path 22b in the recording electrode 22, the ink overflowing from the opening 22a The ink 32 flows down along the outer periphery of the recording electrode 22, and the ink 32 wets (crawls up) on the guide 44, thereby forming an ink meniscus 41 near the tip of the recording head 40.
[0050]
The shape of the ink meniscus 41 is determined by the shape of the guide 44. In the present embodiment, the ink that has satisfactorily crawled up along the rectangular first portion 44a is thinned by the trapezoidal second portion 44b and crawled up to the upper end 441 of the second portion 44b. Therefore, the shape of the ink meniscus 41 formed along the guide 44 is substantially frustoconical with the surface including the upper end 441 of the guide 44 as the upper surface.
[0051]
When a predetermined bias voltage Vb is applied to the recording electrode 22 via the power supply 26 in a state where the ink meniscus 41 having a truncated cone shape is formed near the tip of the recording head 40, the platen roller An electric field having a predetermined intensity toward 16 is formed, and the shape of the ink meniscus 41 is changed as shown in FIG. That is, the electric field formed between the recording electrode 22 and the platen roller 16 is concentrated near the tip of the thinned ink meniscus 41, the toner particles 34 are efficiently aggregated at the tip of the ink meniscus 41, and the ink meniscus 41 Has a raised shape. Note that the bias voltage Vb is set to a value at which the toner aggregate 35 does not fly from the tip of the ink meniscus 41.
[0052]
In this state, when a recording voltage Vej higher than the bias voltage Vb is applied to the recording electrode 22 via the power supply 26, a stronger electric field is formed than when the bias voltage Vb is applied, and as shown in FIG. The toner particles 34 are further collected above the upper end 441 of the guide 44, and the ink meniscus 41 which rises toward the platen roller 16 with the upper end 441 of the guide 44 as a node is formed.
[0053]
When the electrostatic force acting on the toner aggregates 35 breaks down the surface tension of the ink meniscus 41, the ink droplet 38 is separated from the ink meniscus 41 and flies toward the platen roller 16 as shown in FIG. Is done. At this time, the ink droplet 38 is separated at the node of the ink meniscus 41 (the upper end 441 of the guide 44). Thereafter, the ink that has become insufficient due to the flight is replenished to the ink meniscus 41, and the ink meniscus 41 at the tip of the recording head 40 is returned to the state shown in FIG.
[0054]
By the way, when the ink droplet 38 is separated and ejected from the ink meniscus 41, vibration occurs at the ink splitting position. In the present embodiment, by setting the length of the upper end 441 of the guide 44 to an appropriate value, the length of the ink splitting position is adjusted, and the vibration of the ink is stabilized. That is, since the ink is vibrated with both ends of the division position as nodes, the frequency of the ink at the division position can be changed by changing the length of the upper end 441 of the guide 44, and the recording frequency can be changed. .
[0055]
Since the dot diameter of the ink droplet 38 separated and ejected from the ink meniscus 41 is determined by the length of the division position, the dot diameter of the ink droplet 38 is changed by changing the length of the upper end 441 of the guide 44. Can be stabilized.
[0056]
Therefore, in order to form an ink droplet having a stable dot diameter according to the recording resolution and to achieve a high recording frequency, it is necessary to set the length of the upper end 441 of the guide 44 to an appropriate range.
[0057]
FIG. 9 is a graph illustrating an example of a change in the dot diameter Rd of the ink droplet and a change in the recording frequency when the length L of the guide upper end 441 is variously changed. In this example, the recording resolution was 16 lines / mm, the dot diameter was 70 μm, and the ink droplet diameter was about 35 μm.
[0058]
According to this, when the length of the guide upper end 441 is shorter than 70 μm (corresponding to the dot diameter), a high recording frequency can be achieved, but the dot diameter increases. If the length of the upper end 441 of the guide is longer than 210 μm (corresponding to three times the dot diameter), the entire ink vibrates, the recording frequency is greatly reduced, and the dot diameter is increased. Therefore, it is desirable to set the length L of the guide upper end 441 in the range of Rd ≦ L ≦ 3Rd.
[0059]
Further, in order to make the tip of the ink meniscus 41 thinner, the second portion 44b of the guide 44 needs to have a tapered shape. Therefore, the length L of the upper end 441 with respect to the maximum width W of the guide 44 is L <L. Must be W.
[0060]
Therefore, by setting the length L of the guide upper end 441 in the range of Rd ≦ L ≦ 3Rd and L <W, it is possible to form an ink droplet having a stable dot diameter according to the recording resolution, and to achieve a high ink droplet. The recording frequency can be achieved.
[0061]
Next, a recording head 50 according to a third embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 10, the recording head 50 includes a guide 54 on the surfaces of the first portion 54a and the extended portion 54c, which is covered with a metal film 52 that is electrically connected to the recording electrode 22. It has the same configuration as the first embodiment. Therefore, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0062]
As shown in FIG. 11, when ink is supplied through the flow path 22b of the recording electrode 22, an ink meniscus 51 having a shape along the guide 54 is formed. In this state, when the bias voltage Vb is applied to the recording electrode 22 via the power supply 26, the toner particles 34 are aggregated near the tip of the ink meniscus 51 and the ink meniscus 51 expands as shown in FIG. It becomes.
[0063]
When a recording voltage Vej higher than the bias voltage Vb is applied to the recording electrode 22 as shown in FIG. 11B, the recording electrode 22 is formed in the middle of the second portion 54b of the guide 54 as shown in FIG. 11C. The ink droplets 38 are separated at the nodes and fly toward the recording paper P.
[0064]
In the present embodiment, since the guide 54 includes the metal film 52 extending to the boundary between the first portion 54a and the second portion 54b, the recording head 20 of the first embodiment described above is provided. The electric field intensity applied between the recording paper P (platen roller 16) and the recording paper P can be increased. That is, the distance D ′ from the upper end of the metal film 52 (the boundary between the first and second portions) to the recording sheet P is shorter than the distance D from the tip of the recording electrode 22 to the recording sheet P, When a voltage is applied, providing the metal film 52 can increase the electric field strength.
[0065]
In addition, by providing the metal film 52 on the guide 54, the distance between the metal film 52 and the recording paper P and the distance between the metal film 52 and the ink discharge point can be shortened. The voltage required for the flying of the ink droplet can be reduced.
[0066]
Therefore, by providing the metal film 52 covering the first portion 54a of the guide 54, the ink droplet can be made to fly at a low voltage, and the strength of the electric field applied to the ink droplet can be increased. The ejection frequency of the droplet can be increased, and high-speed recording can be performed.
[0067]
FIG. 12 shows a recording head 60 according to a fourth embodiment of the present invention. The recording head 60 has a shape in which the upper end (the end located at the boundary between the first and second portions) of the metal film 52 in the recording head 50 according to the third embodiment described above is convexly curved downward. It has a metal film 52 '. The upper end 52a of the metal film 52 'forms a curve converging toward the vertex of the second portion 54b.
[0068]
In this manner, by bending the upper end 52a of the metal film 52 ', the same effect as when the recording head 50 according to the above-described second embodiment is used can be obtained, and recording can be performed from the metal film 52'. The electric field toward the paper P can be efficiently directed to the vertex of the second portion of the guide 54, the toner particles can be efficiently aggregated at the ejection point, the ejection frequency of the ink droplet can be further increased, and the speed can be increased. Recording becomes possible.
[0069]
Next, a recording head 70 according to a fifth embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 13, the recording head 70 has a first portion 74a and an extended portion 74c, each of which has a surface covered with a first metal film 72 electrically connected to the recording electrode 22, and a second portion 74b. And a guide 74 covering a second metal film 73 connected to the first metal film 72 on the two converged end surfaces, and the other configuration is the same as the recording head 20 of the first embodiment. It has the same configuration as. Therefore, the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
[0070]
As shown in FIG. 14, when ink is supplied through the flow path 22b of the recording electrode 22, an ink meniscus 71 having a shape along the guide 74 is formed. When a bias voltage Vb is applied to the recording electrode 22 via the power supply 26 in this state, the toner particles 34 are aggregated near the tip of the ink meniscus 71 as shown in FIG. It becomes. In this case, since no metal film is provided on both surfaces of the second portion 74b of the guide 74, no electric field is formed outward from the surface of the second portion 74b. Therefore, the ink crawling up along the second portion 74b does not expand more than necessary.
[0071]
When a recording voltage Vej higher than the bias voltage Vb is applied to the recording electrode 22 as shown in FIG. 14B, the recording electrode 22 is formed in the middle of the second portion 74b of the guide 74 as shown in FIG. The ink droplets 38 are separated at the nodes and fly toward the recording paper P.
[0072]
In the present embodiment, the guide 74 includes the first metal film 72 extending to the boundary between the first portion 74a and the second portion 74b, and the converged end face of the second portion 74b. And a second metal film. That is, the metal film is provided up to the discharge point at the tip of the guide 74. Therefore, the voltage applied to the recording electrode 22 is directly applied to the ejection point at the tip of the guide 74, and the electric field can be concentrated at the ejection point.
[0073]
Therefore, as compared with the recording head 50 of the third embodiment, the electric field intensity applied to the ink discharge point can be increased, and the ink droplet can be ejected with a lower voltage. The intensity of the electric field applied to the ink droplet can be increased, the ejection frequency of the ink droplet can be increased, and high-speed recording can be performed.
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified within the scope of the present invention.
[0074]
【The invention's effect】
As described above, since the image forming apparatus of the present invention has the above-described configuration and operation, the ejection frequency of ink droplets can be increased, and high-speed printing can be performed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing an ink jet printer as an image forming apparatus of the present invention.
FIG. 2 is an exemplary sectional view showing a recording head according to the first embodiment, which is incorporated in the ink jet printer of FIG. 1;
FIG. 3 is an exemplary front view showing a modified example of a guide incorporated in the recording head of FIG. 2;
FIG. 4 is an operation explanatory diagram for explaining an ink flying operation in the recording head of FIG. 2;
FIG. 5 is a graph showing a change in recording frequency with respect to a vertex angle of a guide tip.
FIG. 6 is a graph showing a change in a recording frequency with respect to a protrusion amount of a guide.
FIG. 7 is a sectional view showing a recording head according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is an operation explanatory diagram for describing an ink flying operation in the recording head of FIG. 7;
9 is a graph showing a change in a dot diameter of an ink droplet and a recording frequency with respect to a length of an upper end of a guide of the recording head in FIG. 7;
FIG. 10 is a sectional view showing a recording head according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is an operation explanatory diagram for explaining an ink flying operation in the recording head of FIG. 10;
FIG. 12 is a sectional view showing a recording head according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a sectional view showing a recording head according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is an operation explanatory diagram for explaining an ink flying operation in the recording head of FIG. 13;
[Explanation of symbols]
1. Inkjet printer,
16 ... Platen roller,
20: recording head,
22 ... recording electrode,
22a ... opening,
22b ... ink flow path,
24 ... guide,
24a ... first part,
24b ... the second part,
26 ... power supply,
P: Recording paper.

Claims (8)

帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散して成る記録液を収容する収容手段と、
開口を有するとともに、この開口を被画像形成媒体から所定距離離間した位置に配置し、上記記録液を上記開口に向けて流通させる流路を規定した電極と、
上記流路内に設けられ、上記開口の幅と略同じ幅を有するとともに上記開口から上記被画像形成媒体に向けて突出した矩形の第１の部分、およびこの第１の部分から上記被画像形成媒体に向けて収束した第２の部分を有する絶縁性の板状のガイド部材と、
上記収容手段内に収容された記録液を上記流路を介して上記開口へ供給する供給手段と、
所定の画像信号に従って上記電極に電圧を印加することにより、上記記録液中の色剤粒子を上記第２の部分の頂点付近に凝集させ、この凝集された色剤粒子を上記絶縁性液体から分離吐出させて上記被画像形成媒体上に画像を形成する電圧印加手段と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。Containing means for containing a recording liquid formed by dispersing charged colorant particles in an insulating liquid,
An electrode having an opening, disposed at a position separated from the image-forming medium by a predetermined distance, and defining a flow path for flowing the recording liquid toward the opening,
A first rectangular portion provided in the flow path, having a width substantially equal to the width of the opening and projecting from the opening toward the image forming medium; An insulating plate-shaped guide member having a second portion converged toward the medium;
Supply means for supplying the recording liquid stored in the storage means to the opening via the flow path;
By applying a voltage to the electrode according to a predetermined image signal, the colorant particles in the recording liquid are aggregated near the vertex of the second portion, and the aggregated colorant particles are separated from the insulating liquid. Voltage applying means for discharging to form an image on the image forming medium,
An image forming apparatus comprising: 帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散して成る記録液を収容する収容手段と、
開口を有するとともに、この開口を被画像形成媒体から所定距離離間した位置に配置し、上記記録液を上記開口に向けて流通させる流路を規定した電極と、
上記流路内に設けられ、上記開口の幅と略同じ幅を有するとともに上記開口から上記被画像形成媒体に向けて突出した矩形の第１の部分、およびこの第１の部分から上記被画像形成媒体に向けて収束した三角形の第２の部分を有する絶縁性の板状のガイド部材と、
上記収容手段内に収容された記録液を上記流路を介して上記開口へ供給する供給手段と、
所定の画像信号に従って上記電極に電圧を印加することにより、上記記録液中の色剤粒子を上記第２の部分の頂点付近に凝集させ、この凝集された色剤粒子を上記絶縁性液体から分離吐出させて上記被画像形成媒体上に画像を形成する電圧印加手段と、を備え、
上記第２の部分が上記被画像形成媒体に近接した頂点の角度が３０度以上９０度以下であることを特徴とする画像形成装置。Containing means for containing a recording liquid formed by dispersing charged colorant particles in an insulating liquid,
An electrode having an opening, disposed at a position separated from the image-forming medium by a predetermined distance, and defining a flow path for flowing the recording liquid toward the opening,
A first rectangular portion provided in the flow path, having a width substantially equal to the width of the opening and projecting from the opening toward the image forming medium; An insulating plate-shaped guide member having a triangular second portion converged toward the medium;
Supply means for supplying the recording liquid stored in the storage means to the opening via the flow path;
By applying a voltage to the electrode according to a predetermined image signal, the colorant particles in the recording liquid are aggregated near the vertex of the second portion, and the aggregated colorant particles are separated from the insulating liquid. Voltage applying means for discharging to form an image on the image forming medium,
An image forming apparatus, wherein an angle of a vertex in which the second portion is close to the image forming medium has an angle of 30 degrees or more and 90 degrees or less. 帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散して成る記録液を収容する収容手段と、
開口を有するとともに、この開口を被画像形成媒体から所定距離離間した位置に配置し、上記記録液を上記開口に向けて流通させる流路を規定した電極と、
上記流路内に設けられ、上記開口の幅と略同じ幅を有するとともに上記開口から上記被画像形成媒体に向けて突出した矩形の第１の部分、およびこの第１の部分から上記被画像形成媒体に向けて収束した三角形の第２の部分を有する絶縁性の板状のガイド部材と、
上記収容手段内に収容された記録液を上記流路を介して上記開口へ供給する供給手段と、
所定の画像信号に従って上記電極に電圧を印加することにより、上記記録液中の色剤粒子を上記第２の部分の頂点付近に凝集させ、この凝集された色剤粒子を上記絶縁性液体から分離吐出させて上記被画像形成媒体上に画像を形成する電圧印加手段と、を備え、
上記第１の部分および第２の部分が上記開口から突出した長さは、上記電極の幅の半分以上２倍以下であることを特徴とする画像形成装置。Containing means for containing a recording liquid formed by dispersing charged colorant particles in an insulating liquid,
An electrode having an opening, disposed at a position separated from the image-forming medium by a predetermined distance, and defining a flow path for flowing the recording liquid toward the opening,
A first rectangular portion provided in the flow path, having a width substantially equal to the width of the opening and projecting from the opening toward the image forming medium; An insulating plate-shaped guide member having a triangular second portion converged toward the medium;
Supply means for supplying the recording liquid stored in the storage means to the opening via the flow path;
By applying a voltage to the electrode according to a predetermined image signal, the colorant particles in the recording liquid are aggregated near the vertex of the second portion, and the aggregated colorant particles are separated from the insulating liquid. Voltage applying means for discharging to form an image on the image forming medium,
An image forming apparatus, wherein a length of the first portion and the second portion protruding from the opening is not less than half and not more than twice the width of the electrode. 帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散して成る記録液を収容する収容手段と、
開口を有するとともに、この開口を被画像形成媒体から所定距離離間した位置に配置し、上記記録液を上記開口に向けて流通させる流路を規定した電極と、
上記流路内に設けられ、上記開口の幅と略同じ幅を有するとともに上記開口から上記被画像形成媒体に向けて突出した矩形の第１の部分、およびこの第１の部分から上記被画像形成媒体に向けて収束した三角形の第２の部分を有する絶縁性の板状のガイド部材と、
上記収容手段内に収容された記録液を上記流路を介して上記開口へ供給する供給手段と、
所定の画像信号に従って上記電極に電圧を印加することにより、上記記録液中の色剤粒子を上記第２の部分の頂点付近に凝集させ、この凝集された色剤粒子を上記絶縁性液体から分離吐出させて上記被画像形成媒体上に画像を形成する電圧印加手段と、を備え、
上記第２の部分が上記被画像形成媒体に近接した頂点の角度が３０度以上９０度以下であり、且つ上記第１の部分および第２の部分が上記開口から突出した長さは、上記電極の幅の半分以上２倍以下であることを特徴とする画像形成装置。Containing means for containing a recording liquid formed by dispersing charged colorant particles in an insulating liquid,
An electrode having an opening, disposed at a position separated from the image-forming medium by a predetermined distance, and defining a flow path for flowing the recording liquid toward the opening,
A first rectangular portion provided in the flow path, having a width substantially equal to the width of the opening and projecting from the opening toward the image forming medium; An insulating plate-shaped guide member having a triangular second portion converged toward the medium;
Supply means for supplying the recording liquid stored in the storage means to the opening via the flow path;
By applying a voltage to the electrode according to a predetermined image signal, the colorant particles in the recording liquid are aggregated near the vertex of the second portion, and the aggregated colorant particles are separated from the insulating liquid. Voltage applying means for discharging to form an image on the image forming medium,
The angle of the vertex where the second portion is close to the image forming medium is not less than 30 degrees and not more than 90 degrees, and the length of the first portion and the second portion protruding from the opening is the length of the electrode An image forming apparatus characterized in that the width is not less than half and not more than twice the width of the image forming apparatus. 帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散して成る記録液を収容する収容手段と、
開口を有するとともに、この開口を被画像形成媒体から所定距離離間した位置に配置し、上記記録液を上記開口に向けて流通させる流路を規定した電極と、
上記流路内に設けられ、上記開口の幅と略同じ幅を有するとともに上記開口から上記被画像形成媒体に向けて突出した矩形の第１の部分、およびこの第１の部分から上記被画像形成媒体に向けて収束されているとともに上記被画像形成媒体に近接した先端に上記被画像形成媒体と略平行に延びた上端を有する台形の第２の部分を有する絶縁性の板状のガイド部材と、
上記収容手段内に収容された記録液を上記流路を介して上記開口へ供給する供給手段と、
所定の画像信号に従って上記電極に電圧を印加することにより、上記記録液中の色剤粒子を上記第２の部分の上端付近に凝集させ、この凝集された色剤粒子を上記絶縁性液体から分離吐出させて上記被画像形成媒体上に色剤粒子によるドットを記録し、画像を形成する電圧印加手段と、を備え、
上記第２の部分の上端の長さは、上記被画像形成媒体上に記録された色剤粒子によるドット径より大きく該ドッと径の３倍以下であり、且つ上記電極の幅より小さいことを特徴とする画像形成装置。Containing means for containing a recording liquid formed by dispersing charged colorant particles in an insulating liquid,
An electrode having an opening, disposed at a position separated from the image-forming medium by a predetermined distance, and defining a flow path for flowing the recording liquid toward the opening,
A first rectangular portion provided in the flow path, having a width substantially equal to the width of the opening and projecting from the opening toward the image forming medium; An insulating plate-like guide member having a trapezoidal second portion having an upper end that is converged toward a medium and has an upper end extending substantially parallel to the image forming medium at a leading end close to the image forming medium; ,
Supply means for supplying the recording liquid stored in the storage means to the opening via the flow path;
By applying a voltage to the electrode according to a predetermined image signal, the colorant particles in the recording liquid are aggregated near the upper end of the second portion, and the aggregated colorant particles are separated from the insulating liquid. Recording a dot by colorant particles on the image forming medium by discharging, and a voltage applying unit for forming an image
The length of the upper end of the second portion is larger than the dot diameter of the colorant particles recorded on the image forming medium, is three times or less the dot diameter, and is smaller than the width of the electrode. Characteristic image forming apparatus. 帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散して成る記録液を収容する収容手段と、
開口を有するとともに、この開口を被画像形成媒体から所定距離離間した位置に配置し、上記記録液を上記開口に向けて流通させる流路を規定した電極と、
上記流路内に設けられ、上記開口の幅と略同じ幅を有するとともに上記開口から上記被画像形成媒体に向けて突出した矩形の第１の部分、およびこの第１の部分から上記被画像形成媒体に向けて収束した三角形の第２の部分を有する絶縁性の板状のガイド部材と、
上記収容手段内に収容された記録液を上記流路を介して上記開口へ供給する供給手段と、
所定の画像信号に従って上記電極に電圧を印加することにより、上記記録液中の色剤粒子を上記第２の部分の頂点付近に凝集させ、この凝集された色剤粒子を上記絶縁性液体から分離吐出させて上記被画像形成媒体上に画像を形成する電圧印加手段と、を備え、
上記第２の部分が上記被画像形成媒体に近接した頂点の角度が３０度以上９０度以下であり、上記第１の部分および第２の部分が上記開口から突出した長さが上記電極の幅の半分以上２倍以下であり、上記第１の部分の表面には上記電極に導通した金属膜が被覆されていることを特徴とする画像形成装置。Containing means for containing a recording liquid formed by dispersing charged colorant particles in an insulating liquid,
An electrode having an opening, disposed at a position separated from the image-forming medium by a predetermined distance, and defining a flow path for flowing the recording liquid toward the opening,
A first rectangular portion provided in the flow path, having a width substantially equal to the width of the opening and projecting from the opening toward the image forming medium; An insulating plate-shaped guide member having a triangular second portion converged toward the medium;
Supply means for supplying the recording liquid stored in the storage means to the opening via the flow path;
By applying a voltage to the electrode according to a predetermined image signal, the colorant particles in the recording liquid are aggregated near the vertex of the second portion, and the aggregated colorant particles are separated from the insulating liquid. Voltage applying means for discharging to form an image on the image forming medium,
The angle of the vertex of the second portion close to the image forming medium is 30 degrees or more and 90 degrees or less, and the length of the first portion and the second portion protruding from the opening is the width of the electrode. An image forming apparatus, wherein the surface of the first portion is covered with a metal film that is electrically connected to the electrode. 帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散して成る記録液を収容する収容手段と、
開口を有するとともに、この開口を被画像形成媒体から所定距離離間した位置に配置し、上記記録液を上記開口に向けて流通させる流路を規定した電極と、
上記流路内に設けられ、上記開口の幅と略同じ幅を有するとともに上記開口から上記被画像形成媒体に向けて突出した矩形の第１の部分、およびこの第１の部分から上記被画像形成媒体に向けて収束した三角形の第２の部分を有する絶縁性の板状のガイド部材と、
上記収容手段内に収容された記録液を上記流路を介して上記開口へ供給する供給手段と、
所定の画像信号に従って上記電極に電圧を印加することにより、上記記録液中の色剤粒子を上記第２の部分の頂点付近に凝集させ、この凝集された色剤粒子を上記絶縁性液体から分離吐出させて上記被画像形成媒体上に画像を形成する電圧印加手段と、を備え、
上記第２の部分が上記被画像形成媒体に近接した頂点の角度が３０度以上９０度以下であり、上記第１の部分および第２の部分が上記開口から突出した長さが上記電極の幅の半分以上２倍以下であり、上記第１の部分の表面には上記電極に導通した金属膜が被覆されており、上記金属膜の上記第２の部分に近接した端部が、上記第２の部分の頂点を中心とした円弧状をなしていることを特徴とする画像形成装置。Containing means for containing a recording liquid formed by dispersing charged colorant particles in an insulating liquid,
An electrode having an opening, disposed at a position separated from the image-forming medium by a predetermined distance, and defining a flow path for flowing the recording liquid toward the opening,
A first rectangular portion provided in the flow path, having a width substantially equal to the width of the opening and projecting from the opening toward the image forming medium; An insulating plate-shaped guide member having a triangular second portion converged toward the medium;
Supply means for supplying the recording liquid stored in the storage means to the opening via the flow path;
By applying a voltage to the electrode according to a predetermined image signal, the colorant particles in the recording liquid are aggregated near the vertex of the second portion, and the aggregated colorant particles are separated from the insulating liquid. Voltage applying means for discharging to form an image on the image forming medium,
The angle of the vertex of the second portion close to the image forming medium is 30 degrees or more and 90 degrees or less, and the length of the first portion and the second portion protruding from the opening is the width of the electrode. The surface of the first portion is covered with a metal film that is electrically connected to the electrode, and the end of the metal film close to the second portion is the second portion. An image forming apparatus having an arc shape centered on the vertex of the portion. 帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散して成る記録液を収容する収容手段と、
開口を有するとともに、この開口を被画像形成媒体から所定距離離間した位置に配置し、上記記録液を上記開口に向けて流通させる流路を規定した電極と、
上記流路内に設けられ、上記開口の幅と略同じ幅を有するとともに上記開口から上記被画像形成媒体に向けて突出した矩形の第１の部分、およびこの第１の部分から上記被画像形成媒体に向けて収束した三角形の第２の部分を有する絶縁性の板状のガイド部材と、
上記収容手段内に収容された記録液を上記流路を介して上記開口へ供給する供給手段と、
所定の画像信号に従って上記電極に電圧を印加することにより、上記記録液中の色剤粒子を上記第２の部分の頂点付近に凝集させ、この凝集された色剤粒子を上記絶縁性液体から分離吐出させて上記被画像形成媒体上に画像を形成する電圧印加手段と、を備え、
上記第２の部分が上記被画像形成媒体に近接した頂点の角度が３０度以上９０度以下であり、上記第１の部分および第２の部分が上記開口から突出した長さが上記電極の幅の半分以上２倍以下であり、上記第１の部分の表面には上記電極に導通した第１の金属膜が被覆され、上記第２の部分の収束された端辺には上記第１の金属膜に導通した第２の金属膜が設けられていることを特徴とする画像形成装置。Containing means for containing a recording liquid formed by dispersing charged colorant particles in an insulating liquid,
An electrode having an opening, disposed at a position separated from the image-forming medium by a predetermined distance, and defining a flow path for flowing the recording liquid toward the opening,
A first rectangular portion provided in the flow path, having a width substantially equal to the width of the opening and projecting from the opening toward the image forming medium; An insulating plate-shaped guide member having a triangular second portion converged toward the medium;
Supply means for supplying the recording liquid stored in the storage means to the opening via the flow path;
By applying a voltage to the electrode according to a predetermined image signal, the colorant particles in the recording liquid are aggregated near the vertex of the second portion, and the aggregated colorant particles are separated from the insulating liquid. Voltage applying means for discharging to form an image on the image forming medium,
The angle of the vertex of the second portion close to the image forming medium is 30 degrees or more and 90 degrees or less, and the length of the first portion and the second portion protruding from the opening is the width of the electrode. The surface of the first portion is coated with a first metal film which is electrically connected to the electrode, and the converged edge of the second portion is coated with the first metal film. An image forming apparatus comprising: a second metal film that is electrically connected to a film.

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