(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散させて成るインクを供給し、略水平に供給された記録媒体の下方に所定距離離間した位置に上記インクの液面を形成するインク供給手段と、
上記インクの液面から突出して設けられ、上記インクの濡れによる這い上がりにより上記液面より高い吐出位置へ上記インクをガイドするガイド部材と、
上記ガイド部材の周りに第１の電界を形成し、上記ガイド部材により上記吐出位置へガイドされたインクの頂点近くに上記インク内の色剤粒子を凝集させる凝集手段と、
上記第１の電界より大きい第２の電界を上記ガイド部材と記録媒体との間に形成し、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。
【請求項２】
帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散させて成るインクを供給し、略水平に供給された記録媒体の下方に所定距離離間した位置に上記インクの液面を形成するインク供給手段と、
上記インクの液面から突出して設けられ、上記インクの濡れによる這い上がりにより上記液面より高い吐出位置へ上記インクをガイドするガイド部材と、
上記ガイド部材の周りに第１の電界を形成し、上記ガイド部材により上記吐出位置へガイドされたインクの頂点近くに上記インク内の色剤粒子を凝集させる凝集手段と、
上記第１の電界より大きい第２の電界を上記ガイド部材と記録媒体との間に形成し、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、
上記ガイド部材は、上記液面より突出した球面を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
略水平に供給された記録媒体の下方に所定距離離間して配置された略水平な面上に、帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散させて成るインクを供給するインク供給手段と、
上記略水平な面上に突設され、上記インク供給手段によって供給されたインクの濡れによる這い上がりにより上記インクの液面を上記記録媒体に近付けるように上記インクをガイドするガイド部材を、その先端に有する吐出電極と、
上記インク供給手段にて上記略水平な面上に供給されたインクの液面を上記吐出電極の先端より低い所定の高さに規制する液面規制手段と、
上記ガイド部材にて上記記録媒体に近付けられたインクの頂点近くに上記インク内の色剤粒子を凝集させるためのバイアス電圧を上記吐出電極に印加する凝集手段と、
上記凝集手段にて上記ガイド部材の頂点近くに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ための上記バイアス電圧より高い記録電圧を上記吐出電極に印加する飛翔手段と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
略水平に供給された記録媒体の下方に所定距離離間して配置された略水平な面上に、帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散させて成るインクを供給するインク供給手段と、
上記略水平な面上に突設され、上記インク供給手段によって供給されたインクの濡れによる這い上がりにより上記インクの液面を上記記録媒体に近付けるように上記インクをガイドするガイド部材を、その先端に有する吐出電極と、
上記インク供給手段にて上記略水平な面上に供給されたインクの液面を上記吐出電極の先端より低い所定の高さに規制する液面規制手段と、
上記ガイド部材にて上記記録媒体に近付けられたインクの頂点近くに上記インク内の色剤粒子を凝集させるためのバイアス電圧を上記吐出電極に印加する凝集手段と、
上記凝集手段にて上記ガイド部材の頂点近くに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ための上記バイアス電圧より高い記録電圧を上記吐出電極に印加する飛翔手段と、を備え、
上記ガイド部材は、上記液面を上記記録媒体へ近付けるための球面を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
略水平に供給された記録媒体の下方に所定距離離間して配置された略水平な面上に、帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散させて成るインクを供給するインク供給手段と、
上記略水平な面上に突設され、上記インク供給手段によって供給されたインクの濡れによる這い上がりにより上記インクの液面を上記記録媒体に近付けるように上記インクをガイドするガイド部材を、その先端に有する吐出電極と、
上記インク供給手段にて上記略水平な面上に供給されたインクの液面を上記吐出電極の先端より低い所定の高さに規制する液面規制手段と、
上記ガイド部材にて上記記録媒体に近付けられたインクの頂点近くに上記インク内の色剤粒子を凝集させるためのバイアス電圧を上記吐出電極に印加する凝集手段と、
上記凝集手段にて上記ガイド部材の頂点近くに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ための上記バイアス電圧より高い記録電圧を上記吐出電極に印加する飛翔手段と、を備え、
上記ガイド部材は、上記液面を上記記録媒体へ近付けるための球面を有する絶縁材により形成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
略水平に供給された記録媒体の下方に所定距離離間して配置された略水平な面上に、帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散させて成るインクを供給するインク供給手段と、
上記略水平な面上に突設され、上記インク供給手段によって供給されたインクの濡れによる這い上がりにより上記インクの液面を上記記録媒体に近付けるように上記インクをガイドするガイド部材を、その先端に有する吐出電極と、
上記インク供給手段にて上記略水平な面上に供給されたインクの液面を上記吐出電極の先端より低い所定の高さに規制する液面規制手段と、
上記インク内であって上記吐出電極の周りに上記吐出電極と絶縁状態で設けられた凝集電極と、
上記インク供給手段にて上記略水平な面上に供給されたインク内の色剤粒子を上記吐出電極近傍へ集めるための凝集電圧を上記凝集電極に印加する第１凝集手段と、
上記第１凝集手段にて上記吐出電極近傍に集められた色剤粒子を、上記ガイド部材にて上記記録媒体に近付けられたインクの頂点近くに更に凝集させるための上記凝集電圧より低いバイアス電圧を上記吐出電極に印加する第２凝集手段と、
上記第１および第２凝集手段にて上記ガイド部材の頂点近くに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ための上記バイアス電圧より高い記録電圧を上記吐出電極に印加する飛翔手段と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
略水平に供給された記録媒体の下方に所定距離離間して配置された略水平な上面を有する基板と、
上記基板の上面に、帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散させて成るインクを所定の厚さで供給し、上記上面に沿って所定の方向に流すインク供給手段と、
上記基板の上面に上記インクの流れを横切る方向に並んで突設され、上記インク供給手段によって供給されたインクの濡れによる這い上がりにより上記インクの液面を上記記録媒体に近付けるように上記インクをガイドする球面状のガイド部材をその先端に有する複数の吐出電極と、
上記各吐出電極の上流側で上記インクの流れ方向に沿って上記基板の上面に形成され、上記各吐出電極から引き出された配線パターンと、
上記インク供給手段にて上記略水平な面上に供給されたインクの液面を上記複数の吐出電極の各先端より低い所定の高さに規制する液面規制手段と、
上記配線パターン上に絶縁層を介して設けられ、上記配線パターンと同一ピッチ且つ半ピッチずれて上記インクの流れ方向に延びて配置された櫛歯状電極、および上記各吐出電極の下流側で上記各吐出電極と絶縁状態で設けられ、上記各吐出電極のガイド部材と同心の円弧を連続したエッジ部分を有する波状電極を有する凝集電極と、
上記インク供給手段にて上記略水平な面上に供給されたインク内の色剤粒子を上記各吐出電極近傍へ集めるための凝集電圧を上記凝集電極に印加する第１凝集手段と、
上記第１凝集手段にて上記各吐出電極近傍に集められた色剤粒子を、上記ガイド部材にて上記記録媒体に近付けられたインクの頂点近くに更に凝集させるための上記凝集電圧より低いバイアス電圧を上記各吐出電極に印加する第２凝集手段と、
上記第１および第２凝集手段にて上記各吐出電極のガイド部材の頂点近くに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ための上記バイアス電圧より高い記録電圧を画像信号に応じて選択された上記吐出電極に選択的に印加する飛翔手段と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
略水平に供給された記録媒体の下方に所定距離離間して配置された略水平な上面を有する基板と、
上記基板の上面に、帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散させて成るインクを所定の厚さで供給し、上記上面に沿って所定の方向に流すインク供給手段と、
上記基板の上面に上記インクの流れを横切る方向に並んで突設され、上記インク供給手段によって供給されたインクの濡れによる這い上がりにより上記インクの液面を上記記録媒体に近付けるように上記インクをガイドする球面状のガイド部材をその先端に有する複数の吐出電極と、
上記各吐出電極の上流側で上記インクの流れ方向に沿って上記基板の上面に形成され、上記各吐出電極から引き出された配線パターンと、
上記インク供給手段にて上記略水平な面上に供給されたインクの液面を上記複数の吐出電極の各先端より低い所定の高さに規制する液面規制手段と、
上記配線パターン上に絶縁層を介して設けられ、上記配線パターンと同一ピッチ且つ半ピッチずれて上記インクの流れ方向に延びて配置された櫛歯状電極、および上記各吐出電極の下流側で上記各吐出電極と絶縁状態で設けられ、上記各吐出電極のガイド部材と同心の円弧を連続したエッジ部分を有する波状電極を有する凝集電極と、
上記インク供給手段にて上記略水平な面上に供給されたインク内の色剤粒子を上記各吐出電極近傍へ集めるための凝集電圧を上記凝集電極に印加する第１凝集手段と、
上記第１凝集手段にて上記各吐出電極近傍に集められた色剤粒子を、上記ガイド部材にて上記記録媒体に近付けられたインクの頂点近くに更に凝集させるための上記凝集電圧より低いバイアス電圧を上記各吐出電極に印加する第２凝集手段と、
上記第１および第２凝集手段にて上記各吐出電極のガイド部材の頂点近くに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ための上記バイアス電圧より高い記録電圧を画像信号に応じて選択された上記吐出電極に選択的に印加する飛翔手段と、を備え、
上記基板は、基板の上面を流れるインク内の上記絶縁性液体を分流するためのバイパス口を基板の上面から下面に貫通して形成していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
略水平に供給された記録媒体の下方に所定距離離間して配置された略水平な上面を有する誘電性フィルムと、
上記誘電性フィルムの上面に、帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散させて成るインクを所定の厚さで供給し、上記上面に沿って所定の方向に流すインク供給手段と、
上記誘電性フィルムの上面に上記インクの流れを横切る方向に並んで突設され、上記インク供給手段によって供給されたインクの濡れによる這い上がりにより上記インクの液面を上記記録媒体に近付けるように上記インクをガイドするガイド部材をその先端に有する複数の吐出電極と、
上記誘電性フィルムの下面であって上記各吐出電極の上流側で上記インクの流れ方向に沿って延び、上記誘電性フィルムを貫通して上記各吐出電極に接続された配線パターンと、
上記インク供給手段にて上記誘電性フィルムの上面に供給されたインクの液面を上記複数の吐出電極の各先端より低い所定の高さに規制する液面規制手段と、
上記誘電性フィルムの上面に配置され、上記各吐出電極の上流側で上記配線パターンと同一ピッチ且つ半ピッチずれて上記インクの流れ方向に延びて設けられた櫛歯状電極、および上記各吐出電極の下流側で上記各吐出電極と絶縁状態で設けられ、上記各吐出電極のガイド部材と同心の円弧を連続したエッジ部分を有する波状電極を有する凝集電極と、
上記インク供給手段にて上記誘電性フィルムの上面に供給されたインク内の色剤粒子を上記各吐出電極近傍へ集めるための凝集電圧を上記凝集電極に印加する第１凝集手段と、
上記第１凝集手段にて上記各吐出電極近傍に集められた色剤粒子を、上記ガイド部材にて上記記録媒体に近付けられたインクの頂点近くに更に凝集させるための上記凝集電圧より低いバイアス電圧を上記各吐出電極に印加する第２凝集手段と、
上記第１および第２凝集手段にて上記各吐出電極のガイド部材の頂点近くに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ための上記バイアス電圧より高い記録電圧を画像信号に応じて選択された上記吐出電極に選択的に印加する飛翔手段と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
略水平に供給された記録媒体の下方に所定距離離間して配置された略水平な上面を有する誘電性フィルムと、
上記誘電性フィルムの上面に、帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散させて成るインクを所定の厚さで供給し、上記上面に沿って所定の方向に流すインク供給手段と、
上記誘電性フィルムの上面に上記インクの流れを横切る方向に並んで突設され、上記インク供給手段によって供給されたインクの濡れによる這い上がりにより上記インクの液面を上記記録媒体に近付けるように上記インクをガイドする球面状のガイド部材をその先端に有する複数の吐出電極と、
上記誘電性フィルムの下面であって上記各吐出電極の上流側で上記インクの流れ方向に沿って延び、上記誘電性フィルムを貫通して上記各吐出電極に接続された配線パターンと、
上記インク供給手段にて上記誘電性フィルムの上面に供給されたインクの液面を上記複数の吐出電極の各先端より低い所定の高さに規制する液面規制手段と、
上記誘電性フィルムの上面に配置され、上記各吐出電極の上流側で上記配線パターンと同一ピッチ且つ半ピッチずれて上記インクの流れ方向に延びて設けられた櫛歯状電極、および上記各吐出電極の下流側で上記各吐出電極と絶縁状態で設けられ、上記各吐出電極のガイド部材と同心の円弧を連続したエッジ部分を有する波状電極を有する凝集電極と、
上記インク供給手段にて上記誘電性フィルムの上面に供給されたインク内の色剤粒子を上記各吐出電極近傍へ集めるための凝集電圧を上記凝集電極に印加する第１凝集手段と、
上記第１凝集手段にて上記各吐出電極近傍に集められた色剤粒子を、上記ガイド部材にて上記記録媒体に近付けられたインクの頂点近くに更に凝集させるための上記凝集電圧より低いバイアス電圧を上記各吐出電極に印加する第２凝集手段と、
上記第１および第２凝集手段にて上記各吐出電極のガイド部材の頂点近くに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ための上記バイアス電圧より高い記録電圧を画像信号に応じて選択された上記吐出電極に選択的に印加する飛翔手段と、を備え、
上記ガイド部材は、上記インクの液面を上記記録媒体へ近付けるための球面を有する絶縁材により形成されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
略水平に供給された記録媒体の下方に所定距離離間して配置された略水平な上面を有する誘電性フィルムと、
上記誘電性フィルムの上面に、帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散させて成るインクを所定の厚さで供給し、上記上面に沿って所定の方向に流すインク供給手段と、
上記誘電性フィルムの上面に上記インクの流れを横切る方向に並んで突設され、上記インク供給手段によって供給されたインクの濡れによる這い上がりにより上記インクの液面を上記記録媒体に近付けるように上記インクをガイドする球面状のガイド部材をその先端に有する複数の吐出電極と、
上記誘電性フィルムの下面であって上記各吐出電極の上流側で上記インクの流れ方向に沿って延び、上記誘電性フィルムを貫通して上記各吐出電極に接続された配線パターンと、
上記インク供給手段にて上記誘電性フィルムの上面に供給されたインクの液面を上記複数の吐出電極の各先端より低い所定の高さに規制する液面規制手段と、上記誘電性フィルムの上面に配置され、上記各吐出電極の上流側で上記配線パターンと同一ピッチ且つ半ピッチずれて上記インクの流れ方向に延びて設けられた櫛歯状電極、および上記各吐出電極の下流側で上記各吐出電極と絶縁状態で設けられ、上記各吐出電極のガイド部材と同心の円弧を連続したエッジ部分を有する波状電極を有する凝集電極と、
上記インク供給手段にて上記誘電性フィルムの上面に供給されたインク内の色剤粒子を上記各吐出電極近傍へ集めるための凝集電圧を上記凝集電極に印加する第１凝集手段と、
上記第１凝集手段にて上記各吐出電極近傍に集められた色剤粒子を、上記ガイド部材にて上記記録媒体に近付けられたインクの頂点近くに更に凝集させるための上記凝集電圧より低いバイアス電圧を上記各吐出電極に印加する第２凝集手段と、
上記第１および第２凝集手段にて上記各吐出電極のガイド部材の頂点近くに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ための上記バイアス電圧より高い記録電圧を画像信号に応じて選択された上記吐出電極に選択的に印加する飛翔手段と、を備え、
上記誘電性フィルムは、誘電性フィルムの上面を流れるインク内の上記絶縁性液体を分流するためのバイパス口を誘電性フィルムの上面から下面に貫通して形成していることを特徴とする画像形成装置。
【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キャリア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上に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ＷＯ９３／１１８６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、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電圧が付与される。それにより、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に供給される。
【０００４】
インク内の帯電トナーは、インク供給チューブの先端近傍の吐出ポイントで、対向電極から静電吸引力を受け半円球状のインクメニスカスを形成する。しかし、インクの溶媒の表面張力により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、多くのトナーがインクメニスカスの先端に集まり、凝集物となる。インク供給チューブと対向電極との間の電圧を更に上げると、インクの溶媒の表面張力よりも静電吸引力が勝り、インクメニスカスからトナー凝集物が飛翔する。
【０００５】
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。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のトナーを含むインク液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おいては、インク供給チューブの吐出ポイントに形成されるインクメニスカスの先端に飛翔に必要な十分な量のトナーを集めるために多くの時間を必要とする。このため、インクを高い吐出周波数で飛翔させることができない問題がある。また、インクの吐出周波数を上げると、インクメニスカスの先端におけるトナーの凝集が不十分となり、飛翔されるインク内のトナー濃度が低下する。これにより、所望の画像濃度を達成できなくなり、良質な画像を形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、高い吐出周波数を有し、高濃度で良質な画像を形成できる画像形成装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明に係る画像形成装置は、帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散させて成るインクを供給し、略水平に供給された記録媒体の下方に所定距離離間した位置に上記インクの液面を形成するインク供給手段と、上記インクの液面から突出して設けられ、上記インクの濡れによる這い上がりにより上記液面より高い吐出位置へ上記インクをガイドするガイド部材と、上記ガイド部材の周りに第１の電界を形成し、上記ガイド部材により上記吐出位置へガイドされたインクの頂点近くに上記インク内の色剤粒子を凝集させる凝集手段と、上記第１の電界より大きい第２の電界を上記ガイド部材と記録媒体との間に形成し、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。
【０００８】
また、この発明の画像形成装置は、帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散させて成るインクを供給し、略水平に供給された記録媒体の下方に所定距離離間した位置に上記インクの液面を形成するインク供給手段と、上記インクの液面から突出して設けられ、上記インクの濡れによる這い上がりにより上記液面より高い吐出位置へ上記インクをガイドするガイド部材と、上記ガイド部材の周りに第１の電界を形成し、上記ガイド部材により上記吐出位置へガイドされたインクの頂点近くに上記インク内の色剤粒子を凝集させる凝集手段と、上記第１の電界より大きい第２の電界を上記ガイド部材と記録媒体との間に形成し、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、上記ガイド部材は、上記液面より突出した球面を有している。
【０００９】
また、この発明の画像形成装置は、略水平に供給された記録媒体の下方に所定距離離間して配置された略水平な面上に、帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散させて成るインクを供給するインク供給手段と、上記略水平な面上に突設され、上記インク供給手段によって供給されたインクの濡れによる這い上がりにより上記インクの液面を上記記録媒体に近付けるように上記インクをガイドするガイド部材を、その先端に有する吐出電極と、上記インク供給手段にて上記略水平な面上に供給されたインクの液面を上記吐出電極の先端より低い所定の高さに規制する液面規制手段と、上記ガイド部材にて上記記録媒体に近付けられたインクの頂点近くに上記インク内の色剤粒子を凝集させるためのバイアス電圧を上記吐出電極に印加する凝集手段と、上記凝集手段にて上記ガイド部材の頂点近くに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ための上記バイアス電圧より高い記録電圧を上記吐出電極に印加する飛翔手段と、を備えている。
【００１０】
また、この発明の画像形成装置は、略水平に供給された記録媒体の下方に所定距離離間して配置された略水平な面上に、帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散させて成るインクを供給するインク供給手段と、上記略水平な面上に突設され、上記インク供給手段によって供給されたインクの濡れによる這い上がりにより上記インクの液面を上記記録媒体に近付けるように上記インクをガイドするガイド部材を、その先端に有する吐出電極と、上記インク供給手段にて上記略水平な面上に供給されたインクの液面を上記吐出電極の先端より低い所定の高さに規制する液面規制手段と、上記ガイド部材にて上記記録媒体に近付けられたインクの頂点近くに上記インク内の色剤粒子を凝集させるためのバイアス電圧を上記吐出電極に印加する凝集手段と、上記凝集手段にて上記ガイド部材の頂点近くに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ための上記バイアス電圧より高い記録電圧を上記吐出電極に印加する飛翔手段と、を備え、上記ガイド部材は、上記液面を上記記録媒体へ近付けるための球面を有している。
【００１１】
また、この発明の画像形成装置は、略水平に供給された記録媒体の下方に所定距離離間して配置された略水平な面上に、帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散させて成るインクを供給するインク供給手段と、上記略水平な面上に突設され、上記インク供給手段によって供給されたインクの濡れによる這い上がりにより上記インクの液面を上記記録媒体に近付けるように上記インクをガイドするガイド部材を、その先端に有する吐出電極と、上記インク供給手段にて上記略水平な面上に供給されたインクの液面を上記吐出電極の先端より低い所定の高さに規制する液面規制手段と、上記ガイド部材にて上記記録媒体に近付けられたインクの頂点近くに上記インク内の色剤粒子を凝集させるためのバイアス電圧を上記吐出電極に印加する凝集手段と、上記凝集手段にて上記ガイド部材の頂点近くに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ための上記バイアス電圧より高い記録電圧を上記吐出電極に印加する飛翔手段と、を備え、上記ガイド部材は、上記液面を上記記録媒体へ近付けるための球面を有する絶縁材により形成されている。
【００１２】
また、この発明の画像形成装置は、略水平に供給された記録媒体の下方に所定距離離間して配置された略水平な面上に、帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散させて成るインクを供給するインク供給手段と、上記略水平な面上に突設され、上記インク供給手段によって供給されたインクの濡れによる這い上がりにより上記インクの液面を上記記録媒体に近付けるように上記インクをガイドするガイド部材を、その先端に有する吐出電極と、上記インク供給手段にて上記略水平な面上に供給されたインクの液面を上記吐出電極の先端より低い所定の高さに規制する液面規制手段と、上記インク内であって上記吐出電極の周りに上記吐出電極と絶縁状態で設けられた凝集電極と、上記インク供給手段にて上記略水平な面上に供給されたインク内の色剤粒子を上記吐出電極近傍へ集めるための凝集電圧を上記凝集電極に印加する第１凝集手段と、上記第１凝集手段にて上記吐出電極近傍に集められた色剤粒子を、上記ガイド部材にて上記記録媒体に近付けられたインクの頂点近くに更に凝集させるための上記凝集電圧より低いバイアス電圧を上記吐出電極に印加する第２凝集手段と、上記第１および第２凝集手段にて上記ガイド部材の頂点近くに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ための上記バイアス電圧より高い記録電圧を上記吐出電極に印加する飛翔手段と、を備えている。
【００１３】
また、この発明の画像形成装置は、略水平に供給された記録媒体の下方に所定距離離間して配置された略水平な上面を有する基板と、上記基板の上面に、帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散させて成るインクを所定の厚さで供給し、上記上面に沿って所定の方向に流すインク供給手段と、上記基板の上面に上記インクの流れを横切る方向に並んで突設され、上記インク供給手段によって供給されたインクの濡れによる這い上がりにより上記インクの液面を上記記録媒体に近付けるように上記インクをガイドする球面状のガイド部材をその先端に有する複数の吐出電極と、上記各吐出電極の上流側で上記インクの流れ方向に沿って上記基板の上面に形成され、上記各吐出電極から引き出された配線パターンと、上記インク供給手段にて上記略水平な面上に供給されたインクの液面を上記複数の吐出電極の各先端より低い所定の高さに規制する液面規制手段と、上記配線パターン上に絶縁層を介して設けられ、上記配線パターンと同一ピッチ且つ半ピッチずれて上記インクの流れ方向に延びて配置された櫛歯状電極、および上記各吐出電極の下流側で上記各吐出電極と絶縁状態で設けられ、上記各吐出電極のガイド部材と同心の円弧を連続したエッジ部分を有する波状電極を有する凝集電極と、上記インク供給手段にて上記略水平な面上に供給されたインク内の色剤粒子を上記各吐出電極近傍へ集めるための凝集電圧を上記凝集電極に印加する第１凝集手段と、上記第１凝集手段にて上記各吐出電極近傍に集められた色剤粒子を、上記ガイド部材にて上記記録媒体に近付けられたインクの頂点近くに更に凝集させるための上記凝集電圧より低いバイアス電圧を上記各吐出電極に印加する第２凝集手段と、上記第１および第２凝集手段にて上記各吐出電極のガイド部材の頂点近くに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ための上記バイアス電圧より高い記録電圧を画像信号に応じて選択された上記吐出電極に選択的に印加する飛翔手段と、を備えている。
【００１４】
また、この発明の画像形成装置は、略水平に供給された記録媒体の下方に所定距離離間して配置された略水平な上面を有する基板と、上記基板の上面に、帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散させて成るインクを所定の厚さで供給し、上記上面に沿って所定の方向に流すインク供給手段と、上記基板の上面に上記インクの流れを横切る方向に並んで突設され、上記インク供給手段によって供給されたインクの濡れによる這い上がりにより上記インクの液面を上記記録媒体に近付けるように上記インクをガイドする球面状のガイド部材をその先端に有する複数の吐出電極と、上記各吐出電極の上流側で上記インクの流れ方向に沿って上記基板の上面に形成され、上記各吐出電極から引き出された配線パターンと、上記インク供給手段にて上記略水平な面上に供給されたインクの液面を上記複数の吐出電極の各先端より低い所定の高さに規制する液面規制手段と、上記配線パターン上に絶縁層を介して設けられ、上記配線パターンと同一ピッチ且つ半ピッチずれて上記インクの流れ方向に延びて配置された櫛歯状電極、および上記各吐出電極の下流側で上記各吐出電極と絶縁状態で設けられ、上記各吐出電極のガイド部材と同心の円弧を連続したエッジ部分を有する波状電極を有する凝集電極と、上記インク供給手段にて上記略水平な面上に供給されたインク内の色剤粒子を上記各吐出電極近傍へ集めるための凝集電圧を上記凝集電極に印加する第１凝集手段と、上記第１凝集手段にて上記各吐出電極近傍に集められた色剤粒子を、上記ガイド部材にて上記記録媒体に近付けられたインクの頂点近くに更に凝集させるための上記凝集電圧より低いバイアス電圧を上記各吐出電極に印加する第２凝集手段と、上記第１および第２凝集手段にて上記各吐出電極のガイド部材の頂点近くに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ための上記バイアス電圧より高い記録電圧を画像信号に応じて選択された上記吐出電極に選択的に印加する飛翔手段と、を備え、上記基板は、基板の上面を流れるインク内の上記絶縁性液体を分流するためのバイパス口を基板の上面から下面に貫通して形成している。
【００１５】
また、この発明の画像形成装置は、略水平に供給された記録媒体の下方に所定距離離間して配置された略水平な上面を有する誘電性フィルムと、上記誘電性フィルムの上面に、帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散させて成るインクを所定の厚さで供給し、上記上面に沿って所定の方向に流すインク供給手段と、上記誘電性フィルムの上面に上記インクの流れを横切る方向に並んで突設され、上記インク供給手段によって供給されたインクの濡れによる這い上がりにより上記インクの液面を上記記録媒体に近付けるように上記インクをガイドするガイド部材をその先端に有する複数の吐出電極と、上記誘電性フィルムの下面であって上記各吐出電極の上流側で上記インクの流れ方向に沿って延び、上記誘電性フィルムを貫通して上記各吐出電極に接続された配線パターンと、上記インク供給手段にて上記誘電性フィルムの上面に供給されたインクの液面を上記複数の吐出電極の各先端より低い所定の高さに規制する液面規制手段と、上記誘電性フィルムの上面に配置され、上記各吐出電極の上流側で上記配線パターンと同一ピッチ且つ半ピッチずれて上記インクの流れ方向に延びて設けられた櫛歯状電極、および上記各吐出電極の下流側で上記各吐出電極と絶縁状態で設けられ、上記各吐出電極のガイド部材と同心の円弧を連続したエッジ部分を有する波状電極を有する凝集電極と、上記インク供給手段にて上記誘電性フィルムの上面に供給されたインク内の色剤粒子を上記各吐出電極近傍へ集めるための凝集電圧を上記凝集電極に印加する第１凝集手段と、上記第１凝集手段にて上記各吐出電極近傍に集められた色剤粒子を、上記ガイド部材にて上記記録媒体に近付けられたインクの頂点近くに更に凝集させるための上記凝集電圧より低いバイアス電圧を上記各吐出電極に印加する第２凝集手段と、上記第１および第２凝集手段にて上記各吐出電極のガイド部材の頂点近くに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ための上記バイアス電圧より高い記録電圧を画像信号に応じて選択された上記吐出電極に選択的に印加する飛翔手段と、を備えている。
【００１６】
また、この発明の画像形成装置は、略水平に供給された記録媒体の下方に所定距離離間して配置された略水平な上面を有する誘電性フィルムと、上記誘電性フィルムの上面に、帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散させて成るインクを所定の厚さで供給し、上記上面に沿って所定の方向に流すインク供給手段と、上記誘電性フィルムの上面に上記インクの流れを横切る方向に並んで突設され、上記インク供給手段によって供給されたインクの濡れによる這い上がりにより上記インクの液面を上記記録媒体に近付けるように上記インクをガイドする球面状のガイド部材をその先端に有する複数の吐出電極と、上記誘電性フィルムの下面であって上記各吐出電極の上流側で上記インクの流れ方向に沿って延び、上記誘電性フィルムを貫通して上記各吐出電極に接続された配線パターンと、上記インク供給手段にて上記誘電性フィルムの上面に供給されたインクの液面を上記複数の吐出電極の各先端より低い所定の高さに規制する液面規制手段と、上記誘電性フィルムの上面に配置され、上記各吐出電極の上流側で上記配線パターンと同一ピッチ且つ半ピッチずれて上記インクの流れ方向に延びて設けられた櫛歯状電極、および上記各吐出電極の下流側で上記各吐出電極と絶縁状態で設けられ、上記各吐出電極のガイド部材と同心の円弧を連続したエッジ部分を有する波状電極を有する凝集電極と、上記インク供給手段にて上記誘電性フィルムの上面に供給されたインク内の色剤粒子を上記各吐出電極近傍へ集めるための凝集電圧を上記凝集電極に印加する第１凝集手段と、上記第１凝集手段にて上記各吐出電極近傍に集められた色剤粒子を、上記ガイド部材にて上記記録媒体に近付けられたインクの頂点近くに更に凝集させるための上記凝集電圧より低いバイアス電圧を上記各吐出電極に印加する第２凝集手段と、上記第１および第２凝集手段にて上記各吐出電極のガイド部材の頂点近くに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ための上記バイアス電圧より高い記録電圧を画像信号に応じて選択された上記吐出電極に選択的に印加する飛翔手段と、を備え、上記ガイド部材は、上記インクの液面を上記記録媒体へ近付けるための球面を有する絶縁材により形成されている。
【００１７】
また、この発明の画像形成装置は、略水平に供給された記録媒体の下方に所定距離離間して配置された略水平な上面を有する誘電性フィルムと、上記誘電性フィルムの上面に、帯電した色剤粒子を絶縁性液体中に分散させて成るインクを所定の厚さで供給し、上記上面に沿って所定の方向に流すインク供給手段と、上記誘電性フィルムの上面に上記インクの流れを横切る方向に並んで突設され、上記インク供給手段によって供給されたインクの濡れによる這い上がりにより上記インクの液面を上記記録媒体に近付けるように上記インクをガイドする球面状のガイド部材をその先端に有する複数の吐出電極と、上記誘電性フィルムの下面であって上記各吐出電極の上流側で上記インクの流れ方向に沿って延び、上記誘電性フィルムを貫通して上記各吐出電極に接続された配線パターンと、上記インク供給手段にて上記誘電性フィルムの上面に供給されたインクの液面を上記複数の吐出電極の各先端より低い所定の高さに規制する液面規制手段と、上記誘電性フィルムの上面に配置され、上記各吐出電極の上流側で上記配線パターンと同一ピッチ且つ半ピッチずれて上記インクの流れ方向に延びて設けられた櫛歯状電極、および上記各吐出電極の下流側で上記各吐出電極と絶縁状態で設けられ、上記各吐出電極のガイド部材と同心の円弧を連続したエッジ部分を有する波状電極を有する凝集電極と、上記インク供給手段にて上記誘電性フィルムの上面に供給されたインク内の色剤粒子を上記各吐出電極近傍へ集めるための凝集電圧を上記凝集電極に印加する第１凝集手段と、上記第１凝集手段にて上記各吐出電極近傍に集められた色剤粒子を、上記ガイド部材にて上記記録媒体に近付けられたインクの頂点近くに更に凝集させるための上記凝集電圧より低いバイアス電圧を上記各吐出電極に印加する第２凝集手段と、上記第１および第２凝集手段にて上記各吐出電極のガイド部材の頂点近くに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ための上記バイアス電圧より高い記録電圧を画像信号に応じて選択された上記吐出電極に選択的に印加する飛翔手段と、を備え、上記誘電性フィルムは、誘電性フィルムの上面を流れるインク内の上記絶縁性液体を分流するためのバイパス口を誘電性フィルムの上面から下面に貫通して形成している。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながらこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１に示すように、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は、ハウジング２を備えている。ハウジング２内の所定位置には、記録媒体としての記録紙Ｐを保持するとともに所定方向に搬送するための円筒形のプラテンローラ４が配設されている。プラテンローラ４は、導電性材料から成り、接地され、或いは必要に応じて所定の電位が与えられ、対向電極として作用する。
【００１９】
プラテンローラ４の下方で所定距離離間した位置には、プラテンローラ４により搬送される記録紙Ｐにインクを飛翔して画像を形成するための後述する記録ヘッド１０が対向配置されている。つまり、記録ヘッド１０は、略鉛直上方にインクを飛翔させて記録紙Ｐに画像を形成する。
【００２０】
記録ヘッド１０の下方であってハウジング２の底部には、インクを収容したインク収容部１２が配設されている。また、ハウジング２の左側底部には、インク供給管１１を介して、インク収容部１２内のインクを記録ヘッド１０へ汲み上げるためのポンプ１４が配設されている。ポンプ１４は、所定のインク供給圧力および所定の流量で記録ヘッド１０へインクを供給するようになっている。尚、これらのインク収容部１２、ポンプ１４、およびインク供給管１１は、この発明のインク供給手段として作用する。
【００２１】
記録ヘッド１０には、記録ヘッド１０に供給されて使用されなかった余剰インクをインク収容部１２へ回収するためのインク回収管１３が接続されている。また、インク収容部１２には吸引装置１６が接続されている。吸引装置１６は、インク収容部１２内のインク面上方の領域に負圧を生じさせる。そして、この負圧によって、インク回収管１３を介して余剰インクをインク収容部１２へ回収するようになっている。
【００２２】
ここで、上述した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。
【００２３】
上記インクは、ポンプ１４によってインク収容部１２から汲み上げられ、インク供給管１１を介して記録ヘッド１０へ供給される。記録ヘッド１０により飛翔されなかった余剰インクは、吸引装置１６による負圧によってインク回収管１３を介して吸引され、インク収容部１２へ回収される。このように、インクは記録ヘッド１０内を循環されて使用される。
【００２４】
インク収容部１２に回収されたインクのトナー濃度は、画像形成（トナーの飛翔）によって低下されており、再使用のためにはインクのトナー濃度を適切な値に調整する必要がある。このため、インク収容部１２とポンプ１４との間のバイパス管１５、およびインク供給管１１の途中には、パイプ内を流れるインクのトナー濃度を検出する検出器１８が設けられている。また、インク収容部１２の上方には、予めトナー濃度を所定の値に調整した高濃度インクをインク収容部１２に補給するためのインク補給容器１７が配設されている。しかして、検出器１８の検出結果に従って高濃度インクを所定量補給することにより、インク収容部１２内のインク濃度を所定の値に保持する。
【００２５】
また、インク内のトナーはキャリア液より比重が低いため、インク収容部１２内のインクを攪拌して供給する必要がある。このため、インク収容部１２内には、インク収容部１２内に収容されたインクを攪拌するための攪拌装置１９が設けられている。そして、インク収容部１２内のインクは、攪拌装置１９によって常時攪拌されてトナーがインク内で均一に分散された状態でポンプ１４により汲み上げられて記録ヘッド１０へ供給されるようになっている。
【００２６】
上記プラテンローラ４の図中右側に隣接した位置には、複数枚の記録紙Ｐを積層状態で収容した記録紙収容カセット２１（以下、単に給紙カセット２１と称する）が配設されている。給紙カセット２１のプラテンローラ４側の端部近くには、給紙カセット２１に収容された記録紙Ｐを最上端のものから取り出すための給紙ローラ２４が回動可能に設けられている。また、給紙カセット２１内には、記録紙Ｐの搬送方向先端を給紙ローラ２４に向けて押し上げるための機構（図示せず）が設けられている。
【００２７】
給紙カセット２１の先端とプラテンローラ４の間には、給紙ローラ２４によって給紙カセット２１から取り出された記録紙Ｐをプラテンローラ４に向けて一旦整位してから搬送する一対のレジストローラ２６が設けられている。
【００２８】
プラテンローラ４の下流側には、記録ヘッド１０を通過して画像が形成された記録紙Ｐを排紙する排紙トレー２８が設けられている。また、プラテンローラ４と排紙トレー２８との間には、プラテンローラ４を介して搬送された記録紙Ｐを排紙トレー２８に向けて搬送する一対の排紙ローラ２７が設けられている。尚、上述した給紙カセット２１から排紙トレー２８に向かう記録紙Ｐの搬送路上には、複数の搬送ガイド２５およびガイドローラ２９が設けられている。
【００２９】
しかして、給紙ローラ２４の回転により給紙カセット２１から取り出された記録紙Ｐは、レジストローラ２６によって挟持搬送されてプラテンローラ４と記録ヘッド１０との間に供給される。この際、記録紙Ｐは、プラテンローラ４の外周面に接触した状態で搬送され、記録ヘッド１０に対向する位置で略水平を成すようになっている。プラテンローラ４の外周面に沿って搬送された記録紙Ｐは、排紙ローラ２７によって挟持搬送され、排紙トレー２８上に排出される。
【００３０】
ハウジング２の右上側であって給紙カセット２１の上方には、インクジェットプリンタ１の各機構を駆動制御するためのコントローラ２０が設けられている。コントローラ２０は、記録ヘッド１０の各吐出電極（後述する）を選択的に駆動せしめるための画像信号を発生する。
【００３１】
次に、この発明の第１の実施の形態に係る記録ヘッド１０について詳細に説明する。
図２に示すように、記録ヘッド１０は、プラテンローラ４の下方に所定距離離間して配置された略水平な上面３２ａを有する矩形板状の絶縁性の基板３２を有している。基板３２は、その先端３２ｂがプラテンローラ４の略真下に位置し、その後端３２ｃが給紙カセット２１と反対側に離れて位置するように配設されている。
【００３２】
そして、基板３２の後端３２ｃの上方に配設されたインク供給管１１を介して供給されたインクが、基板３２の略水平な上面３２ａを基板３２の後端３２ｃ側から先端３２ｂ側に向って（図中矢印Ａ方向に）流れ、基板３２の先端３２ｂの下方に配設されたインク回収管１３を介して回収されるようになっている。この場合、基板３２の上面３２ａを流れるインクの流れ方向は、記録紙Ｐの搬送方向（図中矢印Ｂ方向）と逆方向になっている。
【００３３】
基板３２の先端３２ｂ近傍のプラテンローラ４に対向する上面３２ａには、記録紙Ｐの搬送方向（またはインクの流れ方向）を横切る方向に一列に並んだ複数の吐出電極３４が設けられている（図３および図４参照）。吐出電極３４は、記録解像度に応じた本数が設けられている。各吐出電極３４は、プラテンローラ４に向って上方に突出して設けられ、各吐出電極３４の先端からプラテンローラ４までの距離が所定の値に設定されている。
【００３４】
また、基板３２の上面３２ａには、各吐出電極３４から引き出された配線パターン３６が形成され、インクの流れ方向に沿って基板３２の後端３２ｃ近傍から先端３２ｂ近傍（各吐出電極３４）まで延びている。基板３２の後端３２ｃ近傍まで延びた配線パターン３６の端部は、可撓性フィルムから成るフレキシブル配線板３８および図示しないＩＣを介して後述する電源に接続されている。
【００３５】
各吐出電極３４は、配線パターン３６に電気的に導通された略円筒形の導電性材料から成るパッド３４ａと、パッド３４ａの上面に形成された略半球状の先端部３４ｂ（ガイド部材）と、から構成された球冠状に形成されている。先端部３４ｂは、溶融した際の表面張力が比較的大きい金属、例えば半田により形成されている。
【００３６】
球冠状の吐出電極３４は、プラテンローラ４に対向した先端が電界を集中する尖鋭な形状を有しておらず、インクの濡れ性が良好な形状をなしている。尚、この球冠部分の半径は、好ましくは２０〜５０μｍに設定される。
【００３７】
更に、基板３２の上面３２ａには、配線パターン３６を覆う絶縁層４２が設けられている。この場合、吐出電極３４は、絶縁層４２を貫通して絶縁層４２より上方に突出している。絶縁層４２の上面４２ａであって絶縁層４２から突出した吐出電極３４の周りには、吐出電極３４および配線パターン３６に対して非接触状態で凝集電極４４が設けられている。
【００３８】
凝集電極４４は、吐出電極３４よりインクの流れ方向上流側に設けられた櫛歯状電極４４ａと、吐出電極３４よりインクの流れ方向下流側に設けられた波状電極４４ｂと、から構成されている。
【００３９】
図８に示すように、櫛歯状電極４４ａは、吐出電極３４の配線パターン３６と同一ピッチで且つ半ピッチずれて各配線パターン３６の間（および両側）に設けられた複数（吐出電極３４より１本多い数）の針状電極４４１を有している。これらの針状電極４４１は、インクの流れ方向上流側から吐出電極３４近くまで延びている。また、波状電極４４ｂは、各吐出電極３４よりインクの流れ方向下流側に設けられ、各吐出電極３４と同心の円弧を連続した形状の波形のエッジ部分４４２を有している。尚、櫛歯状電極４４ａおよび波状電極４４ｂは、絶縁層４２の上面４２ａに突設されている。
【００４０】
図５に示すように、記録ヘッド１０は、上述のように吐出電極３４および凝集電極４４を備えた基板３２をハウジング２内の所定位置に保持するための３つの部分４７、４８、４９から成る支持部材を備えている。各支持部材４７、４８、４９は、基板３２とともに、インク供給管１１を介して記録ヘッド１０へ供給されたインクの流路５０を形成する。尚、各支持部材４７、４８、４９は、絶縁材により構成され、インクの濡れ性が良好な材料が用いられる。
【００４１】
支持部材は、基板３２の下面３２ｄ側を支持する第１支持部材４７、基板３２の上面３２ａ側であって吐出電極３４よりインクの流れ方向上流側を支持する第２支持部材４８、および基板３２の上面３２ａ側であって吐出電極３４よりインクの流れ方向下流側を支持する第３支持部材４９から構成されている。
【００４２】
第１支持部材４７は、基板３２を嵌合するための凹所４７ａを形成した上面を有している。凹所４７ａの所定位置、即ち基板３２の先端３２ｂが対向した位置には、インク流路５０の一部を形成した矩形の溝４７ｂが形成されている。更に、溝４７ｂには、溝４７ｂの下面から第１支持部材４７の下面まで貫通した孔４７ｃが形成されている。そして、この孔４７ｃには、基板３２の上面３２ａを流れたインクを回収するインク回収管１３が接続されている。
【００４３】
第２支持部材４８は、基板３２の上面３２ａに対向した下面を有し、この下面の略中央位置にはインク流路５０の一部を形成した溝４８ａが設けられている。溝４８ａには、第２支持部材４８の上面側から貫通されたインク供給管１１が接続されている。第２支持部材４８の先端、即ちインクの流れ方向下流側の端部には、吐出電極３４へ供給するインクの液面を所定の高さに規制するための規制ブレード４８ｂが形成されている。第２支持部材４８は、規制ブレード４８ｂが吐出電極３４の下流側の所定位置に隣接するように位置決めされて第１支持部材４７にねじ止めされる。
【００４４】
第３支持部材４９は、上記第１支持部材４７の溝４７ｂおよび第２支持部材４８の溝４８ａとともにインク流路５０を形成した溝４９ａを有している。第３支持部材４９の後端、即ちインク流れ方向上流側の端部には、第２支持部材４８の上記規制ブレード４８ｂとともに吐出電極３４に供給するインクの液面高さを規制する規制ブレード４９ｂが形成されている。第３支持部材４９は、規制ブレード４９ｂが吐出電極３４の上流側の所定位置に隣接するように位置決めされて第１支持部材４７にねじ止めされる。尚、規制ブレード４８ｂ、４９ｂは、この発明の液面規制手段として作用する。
【００４５】
しかして、インク供給管１１を介して記録ヘッド１０内へ供給されたインクは、第２支持部材４８の溝４８ａ、第３支持部材の溝４９ａ、および第１支持部材４７の溝４７ｂと、基板３２と、の間に規定されたインク流路５０内を流れ、インク回収管１３を介して排出される。この際、吐出電極３４に供給されるインクの液面高さが吐出電極３４の先端より僅かに下がった位置となるように、規制ブレード４８ｂおよび４９ｂの高さが設定される。
【００４６】
次に、上記のように構成された記録ヘッド１０においてインクを飛翔させるための構成およびインクの飛翔動作について、図６および図７を用いて詳細に説明する。
【００４７】
図６に示すように、吐出電極３４の配線パターン３６には、コントローラ２０からの画像信号に応じてインクを飛翔させるための記録電圧Ｖｅｊを各吐出電極３４に選択的に印加するための電源６２（凝集手段［第２凝集手段］または飛翔手段）が図示しないＩＣを介して接続されている。また、電源６２は、全ての吐出電極３４の先端にインク濃度の高いテーラーコーン（後述する）を形成するためのバイアス電圧Ｖｂを印加する。凝集電極４４ａおよび４４ｂには、吐出電極３４に供給されるインク内のトナーを吐出電極３４近傍に凝集させるための凝集電圧Ｖｅｐを印加するための電源６４（凝集手段［第１凝集手段］）が接続されている。本実施の形態においては、バイアス電圧Ｖｂ＜凝集電圧Ｖｅｐ＜記録電圧Ｖｅｊに設定した。
【００４８】
ポンプ１４によりインク収容部１２から汲み上げられたインクは、所定の供給圧力を伴ってインク供給管１１を介してインク流路５０内に供給される。インク流路５０内に供給されたインク５１は、基板３２（絶縁層４２および凝集電極４４）上を図中矢印Ａ方向に流れ、基板３２の先端３２ｂを介して基板３２の下面３２ｄ側の流路に流れ、インク回収管１３を介してインク収容部１２へ回収される。
【００４９】
この場合、第２支持部材４８の規制ブレード４８ｂおよび第３支持部材４９の規制ブレード４９ｂにより、吐出電極３４に供給されるインク５１の液面高さが所定の値に規制される。インク５１の液面は、吐出電極３４の先端より下、好ましくは５〜３０μｍ下がった位置に設定されている。インク５１の液面高さは、インク５１と吐出電極３４との濡れ性、インク５１の粘度、および吐出電極３４の先端形状により決定され、吐出電極３４先端近くの吐出位置にインク５１による薄層から成るインクメニスカス５２を形成できる値に設定される。
【００５０】
このように、インク５１の液面を吐出電極３４の先端より下げることにより、吐出電極３４の先端に形成されるテーラーコーンにおけるトナー濃度を高めることができ、高濃度印字が可能となる。ところが、吐出電極３４の先端より高い位置にインク５１の液面がある場合、つまり吐出電極３４の先端がインク面から突出していない場合には、テーラーコーンにおけるキャリア液の支配率が高くなり、インク５１を飛翔させるために必要な電圧値が高くなり、キャリア液が飛翔される割合が高くなり、飛翔されるインク５１のトナー濃度が低下し、良質な画像を得ることができない。従って、本実施の形態においては、インク５１の液面を吐出電極３４の先端より下がった位置に設定した。
【００５１】
上記のようにインク５１が供給されて吐出電極３４の先端にインクメニスカス５２が形成されると、電源６２を介して全ての吐出電極３４に対してバイアス電圧Ｖｂが印加される。各吐出電極３４にバイアス電圧Ｖｂが印加されると、接地されている対抗電極としてのプラテンローラ４との間に図中矢印Ｅで示す方向に第１の電界が形成される。
【００５２】
この電界Ｅおよびインク５１の表面張力により、インク５１内のトナー５３がインクメニスカス５２の中央に集められる（図７参照）。トナー５３がインクメニスカス５２の中央に集められると、集められたトナー凝集物５５に電界Ｅによる強い静電気力が作用し、インクメニスカス５２の中央にプラテンローラ４に向って突出したテーラーコーン５６が形成される。この場合、電界Ｅにより発生される静電気力によりトナー凝集物５５を含むインク滴５７が飛翔することがないようにバイアス電圧Ｖｂを設定している。
【００５３】
このようにテーラーコーン５６を形成した状態で、電源６２によりバイアス電圧Ｖｂより高い記録電圧Ｖｅｊを吐出電極３４に印加すると、第１の電界より大きい第２の電界が形成され、この第２の電界によりトナー凝集物５５に作用する静電気力がインク５１の表面張力に打ち勝ち、トナー凝集物５５を含むインク滴５７がテーラーコーン５６の先端からプラテンローラ４に向けて飛翔される。
【００５４】
次に、上述した凝集電極４４（櫛歯状電極４４ａおよび波状電極４４ｂ）の作用について図８を用いて説明する。
上述したように全ての吐出電極３４にバイアス電圧Ｖｂが印加された状態（記録電圧Ｖｅｊが印加される前）で、バイアス電圧Ｖｂより高く記録電圧Ｖｅｊより低い凝集電圧Ｖｅｐを櫛歯状電極４４ａおよび波状電極４４ｂに印加すると、各凝集電極４４ａ、４４ｂから近接した吐出電極３４（または配線パターン３６）に向う電界が形成される。つまり、櫛歯状電極４４ａの各針状電極４４１から配線パターン３６に向う電界（インクの流れ方向を横切る電界）、および波状電極４４ｂのエッジ部分４４２から吐出電極３４に向う電界（インクの流れ方向に逆行する電界）が形成される。そして、正に帯電したトナー５３は、これらの電界の影響により移動される。
【００５５】
詳細には、絶縁層４２の上面４２ａを吐出電極３４に向けて流れるインク５１内のトナー５３は、交互に配設された櫛歯状電極４４ａから配線パターン３６に向う電界の影響を受け、配線パターン３６上に集められながら吐出電極３４に向けて移動される。また、吐出電極３４を通過したインク５１内のトナー５３は、波状電極４４ｂから吐出電極３４に向う電界の影響を受け、吐出電極３４に集められる。このように、絶縁層４２（基板３２）上を流れるインク５１内のトナー５３は、櫛歯状電極４４ａおよび波状電極４４ｂの作用により、吐出電極３４へ凝集される。
【００５６】
以上のように、この発明の第１の実施の形態における記録ヘッド１０によると、吐出電極３４の先端形状を球冠状としたことから、インク５１の濡れ性が良好でインクメニスカス５２を容易に形成できる。また、吐出電極３４を球冠状としたことにより、吐出電極３４に形成される電界強度が急激に変化することがなく、記録特性を安定させることができる。
【００５７】
また、本実施の形態のように、略水平な面上に球冠状の吐出電極３４を形成し、この面上でインク５１を略水平に流すことにより、インク５１の流路抵抗を低減できインクの目詰まりを生じることがない。
【００５８】
更に、吐出電極３４を球冠状とし、且つ吐出電極３４に供給するインクの液面を吐出電極３４の先端より下げたことにより、吐出電極３４の先端のインクメニスカス５２に供給されるインク５１内のキャリア液５４の支配率を低くすることができ、インクメニスカス５２の中央に形成されるテーラーコーン５６に迅速且つ高効率でトナーを集めることができ、高濃度で滲みのない良質な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。
【００５９】
また更に、本実施の形態のように、凝集電極４４を設けることにより、トナー５３を吐出電極３４により迅速且つ高効率で凝集でき、より良質な画像を形成できるとともにより高い突出周波数を達成できる。
【００６０】
尚、上記吐出電極３４は、フォトリソグラフィー技術および半導体技術により形成できるので、形状のばらつきを少なくでき、電極のマルチチャンネル化も容易にできる。また、
次に、この発明の第２の実施の形態に係る記録ヘッド７０について図９乃至図１３を用いて説明する。尚、本実施の形態の記録ヘッド７０は、誘電性フィルムに吐出電極および凝集電極を形成して成り、吐出電極の先端部を絶縁材により形成しており、これ以外の基本的な構成は上記第１の実施の形態と略同じである。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。尚、第１の実施の形態において、吐出電極の先端を絶縁材により形成することも可能である。
【００６１】
図９および図１０に示すように、記録ヘッド７０は、誘電性フィルムとしてのポリイミドフィルム７１を有している。このポリイミドフィルム７１は、幅広の後部とテーパー部を挟んで先細の前部とを有し、上述した第１の実施の形態に係る記録ヘッド１０における基板３２および絶縁層４２の両方の機能を有している。ポリイミドフィルム７１は、吐出電極および凝集電極を一方の面（上面）に保持し、吐出電極の配線パターンを他方の面（下面）に保持している。
【００６２】
吐出電極および凝集電極を備えたポリイミドフィルム７１は、第１の実施の形態と同様に支持部材７５によって支持される。この場合、支持部材７５はポリイミドフィルム７１とともにインク流路５０を形成する。そして、支持部材７５によって支持されたポリイミドフィルム７１は、吐出電極の先端がプラテンローラ４に対向するように位置決めされて所定位置に配設される。
【００６３】
図１１は、ポリイミドフィルム７１がプラテンローラ４に対向した上面７１ａを示し、図１２は、ポリイミドフィルム７１の下面７１ｂを示している。
ポリイミドフィルム７１の上面７１ａには、図１３に詳細に示すように、インクの流れ方向を横切る方向に一列に並んだ複数の吐出電極７２が設けられている。また、上面７１ａ上であって吐出電極７２の周囲には、上述した櫛歯状電極４４ａおよび波状電極４４ｂから成る凝集電極４４が形成されている。そして、凝集電極４４に接続されたリード４４ｃがポリイミドフィルム７１の後端まで引き出されている。更に、吐出電極７２および凝集電極４４を露出した先端部分Ｘ１、および凝集電極４４のリード４４ｃを露出した後端部分Ｘ２以外のポリイミドフィルム７１の上面７１ａは、上面７１ａの形状に略一致したポリイミドなどの絶縁フィルムから成る絶縁膜７３によって被覆されている。
【００６４】
一方、ポリイミドフィルム７１の下面７１ｂには、上面７１ａに設けられた吐出電極７２に対応して設けられ、概ねインクの流れ方向に沿って延びた配線パターン７４が形成されている。配線パターン７４は、ポリイミドフィルム７１の形状に合わせてフィルムの先端に向って収束している。ポリイミドフィルム７１の後端まで延びた配線パターン７４の端部には、接続端子７４ａが形成されている。そして、配線パターン７４の接続端子７４ａを露出した後端部分Ｘ２を除くポリイミドフィルム７１の下面７１ｂは、下面７１ａの形状に略一致したポリイミドなどの絶縁フィルムから成る絶縁膜７６によって被覆されている。
【００６５】
上記各吐出電極７２は、ポリイミドフィルム７１を貫通して各配線パターン７４に接続されたパッド７２ａと、パッド７２ａ上に設けられた略半球状の絶縁材から成る先端部７２ｂと、を有している。この先端部７２ａは、例えば、溶融時の表面張力が大きい樹脂材料であってインクの濡れ性が良好な材料が用いられる。
【００６６】
上記のように構成された記録ヘッド７０を用いてインクを吐出させる場合、まず、インク流路５０を介して記録ヘッド７０内にインクを流す。インク流路５０内を流れるインクは、ポリイミドフィルム７１の上面７１ａを流れ、規制ブレード４８ｂ、４９ｂの作用により液面の高さが規制され、各吐出電極７２の先端にインクメニスカス５２が形成される。
【００６７】
このようにインクメニスカス５２を形成した状態で、吐出電極７２および凝集電極４４に所定のバイアス電圧Ｖｂおよび凝集電圧Ｖｅｐを印加する。これにより、各吐出電極７２のパッド７２ａからプラテンローラ３に向う電界Ｅが形成され、且つ凝集電極４４から吐出電極７２に向う電界が形成され、インクメニスカス５２の頂点にトナー濃度の高いテーラーコーン５６が形成される。そして、画像信号に応じて選択された吐出電極７２に記録電圧Ｖｅｊを印加し、インクを飛翔させる。
【００６８】
以上のように、本実施の形態に係る記録ヘッド７０によると、上述した第１の実施の形態と同様の効果を得ることができるとともに、吐出電極７２の先端部７２ａを絶縁材により形成したことから、インク内のキャリア液に対する電荷の注入を低減できる。
【００６９】
次に、この発明の第３の実施の形態に係る記録ヘッド８０について図１４および図１５を用いて説明する。尚、基本的な構成は、上述した第１および第２の実施の形態の記録ヘッドと略同じであり、異なる部分についてのみ詳細に説明する。
【００７０】
図１４に示すように、記録ヘッド８０は、吐出電極３４および凝集電極４４を備えた上面３２ａと、吐出電極３４に接続した配線パターン３６を備えた下面３２ｄと、を備えた基板３２を有している。基板３２は、支持部材８１によって所定位置に配設される。そして、インク流路５０が、基板３２の上面３２ａ、基板３２の先端３２ｂ、および基板３２の下面３２ｄに沿って支持部材８１との間に形成される。
【００７１】
また、記録ヘッド８０は、吐出電極３４の上流側のインク流路５０から吐出電極３４の下流側のインク流路５０へ向けて、基板３２の上面３２ａ側から下面３２ｄ側へ貫通したバイパス口８２を有している。このバイパス口８２は、櫛歯状電極４４ａの各針状電極４４１の間に設けられ、吐出電極３４に向けて流れるインク５１のキャリア液５４を分流する。
【００７２】
つまり、インク供給管１１を介してインク流路５０内に供給されたインク５１は、基板３２の上面３２ａに沿って吐出電極３４に向けて流れる。この際、インク５１内のトナー５３は、吐出電極３４の配線パターン３６により形成される電場の影響により、バイパス口８２に向うことなく、吐出電極３４に向けて移動される。一方、インク５１内のキャリア液５４は、帯電していないため電場の影響を受けることなく、バイパス口８２に向けて分流される。
【００７３】
以上のように、本実施の形態に係る記録ヘッド８０によると、上述した第１および第２の実施の形態と同様の効果を得ることができるとともに、インク５１内のキャリア液５４を分流することができるため、吐出電極３４に流れるインクのトナー濃度を高めることができ、トナー５３の凝集効率をより高めることができる。
【００７４】
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。例えば、上記吐出電極の先端形状は球冠状に限らず、インク面を記録紙に近付けてガイドするのに好ましい形状であれば良い。
【００７５】
【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、インク内のトナーを素早く凝集でき、吐出周波数を高めることができ、高濃度で滲みのない良質な画像を形成できる。
【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の記録ヘッドの要部を示す断面図。
【図４】図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図。
【図５】図５は、図２の記録ヘッドの分解斜視図。
【図６】図６は、図２の記録ヘッドにおける記録動作を説明するための図。
【図７】図７は、インクの飛翔状態を示す図。
【図８】図８は、図２の記録ヘッドにおける凝集電極の作用を説明するための平面図。
【図９】図９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平面図。
【図１０】図１０は、図９の記録ヘッドを示す側面図。
【図１１】図１１は、図９の記録ヘッドの上面図。
【図１２】図１２は、図９の記録ヘッドの下面図。
【図１３】図１３は、図９の記録ヘッドにおける記録動作を説明するための図。
【図１４】図１４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平面図および断面図。
【図１５】図１５は、図１４の記録ヘッドにおけるインクの流れを示す図。
【符号の説明】
１…インクジェットプリンタ、
２…ハウジング、
４…プラテンローラ、
１０…記録ヘッド、
１１…インク供給管、
１２…インク収容部、
１３…インク回収管、
２１…給紙カセット、
３２…基板、３２ａ…上面、
３４…吐出電極、３４ａ…パッド、３４ｂ…先端部、
３６…配線パターン、
４２…絶縁層、
４４…凝集電極、４４ａ…櫛歯状電極、４４ｂ…波状電極、
４７、４８、４９…第１乃至第３支持部材、
４８ｂ、４９ｂ…規制ブレード、
５０…インク流路、
５２…インクメニスカス、
６２、６４…電源。
【図１】
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【図２】
0003614552.tif 000003
【図３】
0003614552.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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