JP2003053977A - Imaging apparatus - Google Patents

Imaging apparatus

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JP2003053977A
JP2003053977A JP2001249146A JP2001249146A JP2003053977A JP 2003053977 A JP2003053977 A JP 2003053977A JP 2001249146 A JP2001249146 A JP 2001249146A JP 2001249146 A JP2001249146 A JP 2001249146A JP 2003053977 A JP2003053977 A JP 2003053977A
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JP
Japan
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ink
particles
ejection
ejection head
head
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Application number
JP2001249146A
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Japanese (ja)
Inventor
Koji Furukawa
弘司 古川
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Fujifilm Holdings Corp
Original Assignee
Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink jet recorder having high drying speed, high image quality and high productivity in which the ejection opening is prevented from being clogged with ink and blur is suppressed. SOLUTION: The imaging apparatus using ink 50 produced by dispersing charged particles A into a solvent and ejecting ink liquid drops 51 from an ejection head 10 using an ink ejecting means comprises means 21, 22 and 23 for supplying ink to the ejection head 10; means 12, 18a and 18b for controlling distribution of particles in ink in the ejection head 10; means for supporting/ carrying a recording medium 30 which receives ink liquid drops 51 ejected from the ejection head 10; and means 36, 42 and 44 for forming an electric field for accelerating flying ink liquid drops 51 wherein a heating element 14 is employed as the ejecting means.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、発熱素子によって
インクを吐出するインクジェット記録装置に関し、さら
に詳細には溶媒中に粒子を分散したインクを使用するイ
ンクジェット記録装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording apparatus that ejects ink by a heating element, and more particularly to an ink jet recording apparatus that uses ink in which particles are dispersed in a solvent.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、実用化されている記録方式として
は、レーザ記録電子写真方式、LED記録電子写真方
式、ドットマトリックスインパクト記録方式、熱式ペー
パー記録方式、フィルム記録方式、熱式ワックス記録方
式、染料分散熱式移動記録方式およびインクジェット記
録方式等がある。この中でも、インクジェット記録方式
は電子写真方式の様にトナーの転写や現像工程等の処理
が必要でなく、記録ヘッドのサイズが小さいため記録装
置の小型化が可能であり、インパクト型ではないので騒
音が少なく、普通紙に印刷できるため、広く実用化され
ている。従来のインクジェット記録方式としては、電気
信号に応じて変形するピエゾ素子を用いたもの、電気信
号に応じて発熱する発熱抵抗体を用いて熱による蒸気の
圧力でインクを飛翔させるもの、電気信号による静電力
を用いたもの等がある。電気信号による静電力を用いた
インクジェット方式においては、電子通信学会論文誌’
83/1、Vol.J66−C、No.1,p51に隣
接チャンネル間の電界干渉のため、記録電極間隔が狭い
と記録画素位置の変位量が大きくなってしまうという問
題がある。
2. Description of the Related Art Currently used recording systems are a laser recording electrophotographic system, an LED recording electrophotographic system, a dot matrix impact recording system, a thermal paper recording system, a film recording system and a thermal wax recording system. , A dye dispersion thermal transfer recording method, an inkjet recording method, and the like. Among them, the ink jet recording method does not require processing such as toner transfer and developing process unlike the electrophotographic method, and the recording head can be downsized to reduce the size of the recording apparatus. It is widely used because it can print on plain paper. The conventional ink jet recording method uses a piezo element that deforms in response to an electric signal, uses a heating resistor that generates heat in response to an electric signal, and causes ink to fly by the pressure of steam due to heat. Some use electrostatic force. In the inkjet method that uses electrostatic force by electric signals, the IEICE Transactions'
83/1, Vol. J66-C, No. Due to electric field interference between adjacent channels at 1 and p51, there is a problem that the displacement amount of the recording pixel position becomes large when the recording electrode interval is narrow.

【0003】そこで、記録電極間隔が狭くても記録画素
位置の変化量の大きくならない方法が開発されている
(特表平10−501490号公報)。これは、印刷装
置内のインク本体から選択されたインク液滴を静電誘引
力により分離する方法である。この方法は、印刷ヘッド
にある電位をかけ、記録媒体に対向する側に設置されて
いるプラテンに別の電位をかけることによって電界を発
生させるもので、この電界を変調したり、排出される各
インク液滴毎にオンにする必要はないため、電界を発生
するのに、高電圧切り替え装置は必要はなく、ごく簡単
な高圧電源を使用することができる。また、ノズルに加
えられる電界を隣接するノズルに加える電界から分離す
る必要がないのでノズル間の間隔を狭くすることができ
る。与える電界の大きさは、ノズル内のインクが静止位
置にある場合のそのインク液滴を印刷ヘッドから引き離
すには十分でない大きさに設定され、ノズル内のインク
がインクメニスカスを印刷ヘッドの前面から突出させて
いる状態にある場合のそのインク液滴を印刷ヘッドから
引き離すには十分な大きさとなっている。
Therefore, a method has been developed in which the amount of change in the recording pixel position does not increase even if the recording electrode interval is narrow (Japanese Patent Publication No. 10-501490). This is a method of separating selected ink droplets from an ink body in a printing device by electrostatic attraction. In this method, an electric field is generated by applying an electric potential to the print head and another electric potential to the platen installed on the side facing the recording medium. Each electric field is modulated or discharged. Since it is not necessary to turn it on for each ink drop, a high voltage switching device is not required to generate the electric field and a very simple high voltage power supply can be used. Further, since it is not necessary to separate the electric field applied to the nozzles from the electric field applied to the adjacent nozzles, the distance between the nozzles can be narrowed. The magnitude of the electric field applied is set to a value that is not large enough to pull the ink droplets away from the printhead when the ink in the nozzle is in the rest position, and the ink in the nozzle causes the ink meniscus to move from the front of the printhead. It is large enough to pull the ink droplets away from the print head when in the protruding state.

【0004】このインク液滴選択方法は、選択されたイ
ンクメニスカスを印刷ヘッドの前面から突出させる。イ
ンクメニスカスの半径は小さく、対向電極に最も近い点
にあるから、突出したインクメニスカスには電荷が蓄積
し、蓄積したこの電荷は、電界ポテンシャルによって発
生した力を選択されたインクに集中させる。この力は、
インクの圧力と一緒になってインクの表面張力に打ち勝
ち、選択されたインク液滴をインク本体から分離させる
ものである。
In this ink drop selection method, the selected ink meniscus is projected from the front surface of the print head. Since the radius of the ink meniscus is small and is closest to the counter electrode, charges are accumulated in the protruding ink meniscus, and the accumulated charges concentrate the force generated by the electric field potential on the selected ink. This power is
Together with the pressure of the ink, it overcomes the surface tension of the ink, causing selected ink droplets to separate from the ink body.

【0005】インク液滴選択手段には、圧力が掛けら
れているインクの表面張力の電熱低減、インク液滴の
排出を起こさせるには不十分なバブル体積による電熱バ
ブルの発生、インク液滴を排出させるには不十分な容
積の変化を持つ圧電、各ノズルに一つの電極を使用す
る静電吸引などがある。また、インク液滴分離手段に
は、近接(印刷ヘッドに近接している記録媒体)、
振動インク圧による近接、静電吸引、磁気吸引など
がある。
The ink droplet selection means reduces the electrothermal force of the surface tension of the ink under pressure, generates an electric heating bubble due to a bubble volume insufficient to cause ejection of the ink droplet, and ejects the ink droplet. Piezoelectric, which has insufficient volume change to eject, and electrostatic attraction, which uses one electrode for each nozzle. In addition, the ink droplet separating means is close to (a recording medium close to the print head),
There are proximity by vibrating ink pressure, electrostatic attraction, magnetic attraction, etc.

【0006】ところが、このような変位量を小さくでき
る静電式タイプのインクジェット記録方式を含めて、す
べてのインクジェット記録方式においては、インク吐出
部からのインク分散溶媒の蒸発に起因するインク粘度の
上昇やインクの固化により、描画不良が発生するという
問題を抱えている。このため、インクジェット記録装置
には印刷を行わないときはインク吐出口を封止するため
の手段と、必要に応じて吐出口をクリーニングする手段
を備えている。このような問題に対し、特開平11−1
92732号公報によれば、記録ヘッドに描画とは関係
なく、インクの目詰まりを防止するため、一定周期ごと
にインクを吐出する方法が開示されており、また、特開
2000−127417号公報では、吐出口のクリーニ
ング方法に関する技術が開示されている。このようなイ
ンクジェット記録方式に用いられるインクは上記のよう
な問題のため、染料または顔料を色剤として含む水系あ
るいは有機溶媒を多く含み、インクの粘度が低く、粒子
濃度が低いインクを使用していた。このため、このよう
なインクジェット記録方式では画像の滲みが発生し、高
画質・高解像度の画像を形成することが難しく、また、
画像形成部の乾燥に時間を要するため、生産性を向上す
ることが難しかった。
However, in all of the ink jet recording methods, including the electrostatic type ink jet recording method capable of reducing the displacement amount, the ink viscosity rises due to the evaporation of the ink dispersion solvent from the ink ejection portion. There is a problem that drawing defects occur due to solidification of ink and ink. For this reason, the ink jet recording apparatus is provided with means for sealing the ink ejection port when printing is not performed, and means for cleaning the ejection port if necessary. To solve such a problem, Japanese Patent Laid-Open No. 11-1
According to Japanese Patent Publication No. 92732, a method of ejecting ink at regular intervals is disclosed in order to prevent clogging of ink regardless of drawing on the recording head, and Japanese Patent Laid-Open No. 2000-127417 discloses that method. A technique related to a method for cleaning a discharge port is disclosed. Due to the problems described above, the ink used in such an inkjet recording system contains a large amount of an aqueous solvent or an organic solvent containing a dye or a pigment as a coloring agent, and has a low ink viscosity and a low particle concentration. It was Therefore, such an inkjet recording method causes image bleeding, making it difficult to form a high-quality / high-resolution image.
Since it takes time to dry the image forming portion, it is difficult to improve productivity.

【0007】一方、画像の滲みが少なく、乾燥速度が速
く、高画質・高生産性のインクジェット記録方式を達成
するため、溶媒中に粒子を分散させたインクが特許第3
000672号公報、特開2000−63723号公報
に開示されている。インク画像の滲みが少なく、乾燥性
を速くするには粒子濃度を高くし、分散溶媒濃度を低く
することが有効である。しかし、従来のインクジェット
記録方式に、粒子濃度が高く、分散溶媒濃度を低くした
インクを適用すると、吐出部でインクの目詰まりが生じ
てしまい、良好な描画を行うことができなかった。
On the other hand, an ink in which particles are dispersed in a solvent is used in order to achieve an ink jet recording system with little image bleeding, fast drying speed, and high image quality and high productivity.
It is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 000672 and Japanese Patent Laid-Open No. 2000-63723. It is effective to increase the particle concentration and decrease the concentration of the dispersion solvent in order to reduce the bleeding of the ink image and to improve the drying property. However, when an ink having a high particle concentration and a low dispersion solvent concentration is applied to the conventional inkjet recording method, the ink is clogged at the ejection portion, and good drawing cannot be performed.

【0008】これを解決するものとして、特開平8−1
42331号公報には、滲みが少なく、乾燥速度が速
い、高画質・高生産性のインクジェット記録装置が記載
されている。それは、溶媒中に所定極性に帯電した色剤
を分散させたインクを用い、インク中の色剤成分の流れ
を電界の力で規制して色剤成分を凝集させるように構成
され、吐出手段は凝集した色剤成分を電界の力で記録媒
体に向けて吐出させるようにしている。また、一対の凝
集用電極のインク搬送方向下流側の凝集用電極を基準と
してインク搬送方向上流側の凝集用電極に前記色剤の帯
電極性と同一極性の電圧を印加することにより、該一対
の凝集用電極間に残留した色剤成分をインク搬送方向下
流側に搬送して除去する除去手段をさらに備えている。
さらに、凝集手段により色剤成分を凝集させた後のイン
クを凝集用電極の近傍に設けられた回収口を通して回収
する回収手段を備えている。
As a solution to this, Japanese Patent Laid-Open No. 8-1
Japanese Patent No. 42331 discloses an ink jet recording apparatus with high image quality and high productivity, which has less bleeding and a high drying speed. It is configured to use an ink in which a coloring agent charged to a predetermined polarity is dispersed in a solvent and to regulate the flow of the coloring agent component in the ink by the force of the electric field to aggregate the coloring agent component. The aggregated coloring material component is ejected toward the recording medium by the force of the electric field. Further, by applying a voltage having the same polarity as the charging polarity of the colorant to the aggregation electrode on the upstream side in the ink transport direction with respect to the aggregation electrode on the downstream side in the ink transport direction of the pair of aggregation electrodes, It further comprises a removing unit that conveys and removes the coloring material component remaining between the aggregating electrodes toward the downstream side in the ink conveying direction.
Further, a collecting unit is provided for collecting the ink after the colorant components are aggregated by the aggregating unit through a recovery port provided near the aggregating electrode.

【0009】ところがこのインクジェット記録装置で
は、インクの吐出を電界で行うために強電界を必要と
し、したがって、強電界にすると隣接電極間の電界干渉
が起きるので電極間隔をある程度離間させなければなら
ず、したがって解像度を大きくすることができない致命
的な欠点があった。また、凝集手段により凝集された色
剤成分を吐出させる際に、凝集手段により凝集された色
剤成分全体を吐出させているため、条件によっては濃度
が思ったほどの濃さにならない欠点があった。さらに、
残留色剤成分除去手段は凝集用電極間に残留した色剤成
分を除去するものであるが、これでは吐出口の内側しか
清掃できない。空気に触れる肝心の吐出口先端の残留色
剤成分は除去することができなかった。
However, in this ink jet recording apparatus, a strong electric field is required in order to eject ink by an electric field. Therefore, when a strong electric field is used, electric field interference occurs between adjacent electrodes. Therefore, there was a fatal drawback that the resolution could not be increased. In addition, when the colorant component aggregated by the aggregating unit is discharged, the entire colorant component aggregated by the aggregating unit is discharged, so that there is a drawback that the density does not reach the intended density depending on the conditions. It was further,
The residual coloring material component removing means removes the coloring material component remaining between the aggregating electrodes, but this can clean only the inside of the ejection port. It was not possible to remove the residual coloring agent component at the tip of the ejection port, which is in contact with the air.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点に着目してなされたものであり、その目的は発熱素子
によりインクを吐出するインクジェット記録装置におい
て、滲みが少なく、乾燥速度が速い、解像度を大きくで
きる高画質・高生産性のインクジェット記録装置を提供
することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is an ink jet recording apparatus which ejects ink by a heating element, with less bleeding and a faster drying speed. An object of the present invention is to provide an ink jet recording apparatus with high image quality and high productivity that can increase the resolution.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載のインクジェット画像形成装置の発明
は、帯電した粒子を溶媒中に分散したインクを使用し、
該インクの吐出手段として発熱素子を使用したインクジ
ェットヘッド(以後、「吐出ヘッド」という。)でイン
ク液滴を吐出させる画像形成装置において、前記吐出ヘ
ッドへ前記インクを供給するインク供給手段と前記吐出
ヘッド内で前記インク中の粒子の分布を制御する粒子分
布制御手段と、前記吐出ヘッドから吐出して飛翔するイ
ンク液滴を受ける記録媒体を支持・搬送するための記録
媒体支持・搬送手段と、前記飛翔するインク液滴の速度
を加速する電界を形成する加速電界形成手段と、を有す
ることを特徴とする。請求項2記載の発明は、請求項1
記載のインクジェット画像形成装置において、前記飛翔
するインク液滴の速度を加速する電界を形成する加速電
界形成手段を有することを特徴とする。請求項3記載の
発明は、請求項1又は2記載のインクジェット画像形成
装置において、画像記録終了後又は洗浄モードで、前記
粒子分布制御手段を用いて略溶媒キャリアのみを吐出さ
せることを特徴とする。以上の構成によれば発熱素子に
よってインクを吐出するため、隣接チャンネルとの電界
干渉がなく、吐出口を高密度に形成しても吐出方向が安
定して吐出させることができる。さらに、飛翔するイン
ク液滴の速度を加速電極で加速することにより吐出ヘッ
ドと受像シートとの距離を広くすることができ、かつ着
弾精度を向上させることができる。また、吐出ヘッド内
での粒子分布を制御する手段によって、画像記録時には
吐出口近傍の粒子濃度を高くすることにより、吐出され
るインク液滴中の粒子濃度を高くし、画像記録後には吐
出口近傍の粒子濃度を低下させ、略溶剤のみを吐出する
ことにより、吐出口のクリーニングを行うことができ
る。この結果、滲みが少なく、乾燥が速い、高画質・高
生産性のインクジェット記録装置を提供することが可能
となる。
In order to achieve the above object, the invention of an inkjet image forming apparatus according to claim 1 uses an ink in which charged particles are dispersed in a solvent,
In an image forming apparatus that ejects ink droplets with an inkjet head (hereinafter referred to as “ejection head”) that uses a heating element as the ink ejection means, an ink supply means for supplying the ink to the ejection head and the ejection. Particle distribution control means for controlling the distribution of particles in the ink within the head, and recording medium support / transport means for supporting / transporting a recording medium for receiving ink droplets ejected from the ejection head and flying, Acceleration electric field forming means for forming an electric field for accelerating the velocity of the flying ink droplets. The invention described in claim 2 is claim 1
The inkjet image forming apparatus described above is characterized by including an accelerating electric field forming unit that forms an electric field for accelerating the velocity of the flying ink droplets. According to a third aspect of the present invention, in the inkjet image forming apparatus according to the first or second aspect, substantially only the solvent carrier is ejected using the particle distribution control means after image recording is completed or in a cleaning mode. . According to the above configuration, since the heating element ejects the ink, there is no electric field interference with the adjacent channel, and the ejection direction can be stably ejected even if the ejection port is formed with high density. Further, by accelerating the velocity of the flying ink droplets by the acceleration electrode, the distance between the ejection head and the image receiving sheet can be widened and the landing accuracy can be improved. In addition, the means for controlling the particle distribution in the ejection head increases the particle concentration in the ejected ink droplets by increasing the particle concentration in the vicinity of the ejection port during image recording, and after the image recording, the ejection port The discharge port can be cleaned by lowering the particle concentration in the vicinity and discharging substantially the solvent. As a result, it is possible to provide an ink jet recording apparatus with high image quality and high productivity, with less bleeding and quick drying.

【0012】なお、その他、以下に記載する各発明が考
えられる。第4の発明は、上記いづれか1項記載のイン
クジェット画像形成装置において、前記吐出ヘッドから
前記インクを戻すインク循環手段を有するようにするも
のである。第5の発明は、上記いづれか1項記載のイン
クジェット画像形成装置において、前記吐出ヘッドの吐
出口を前記粒子分布制御手段の形成する粒子分布のうち
最も濃い位置近傍のみに設けるようにするものである。
第6の発明は、上記いづれか1項記載のインクジェット
記録装置において、前記インクタンクにインクの温度を
検出する温度検出手段と、検出した温度に応じて前記イ
ンクタンク中のインクを加熱もしくは冷却を行う温度調
節手段を備えるようにするものである。第7の発明は、
上記いづれか1項記載のインクジェット記録装置におい
て、前記描画ヘッドに描画ヘッドの温度を検出する温度
検出手段と、検出した温度に応じて前記インクジェット
描画ヘッドを加熱もしくは冷却を行う温度調整手段を備
えるようにするものである。
In addition, other inventions described below are possible. A fourth aspect of the present invention is the inkjet image forming apparatus according to any one of the above aspects, further including an ink circulation unit that returns the ink from the ejection head. According to a fifth aspect of the present invention, in the inkjet image forming apparatus according to any one of the first to third aspects, the ejection port of the ejection head is provided only near the darkest position of the particle distribution formed by the particle distribution control means. .
According to a sixth aspect of the present invention, in the ink jet recording apparatus according to any one of the above aspects, a temperature detecting unit that detects the temperature of the ink in the ink tank, and the ink in the ink tank is heated or cooled according to the detected temperature. A temperature control means is provided. The seventh invention is
The ink jet recording apparatus according to any one of the above 1, wherein the drawing head is provided with a temperature detecting means for detecting the temperature of the drawing head, and a temperature adjusting means for heating or cooling the ink jet drawing head according to the detected temperature. To do.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明について図面に基づ
いて詳細に説明する。図1は本発明の第1の実施形態の
原理図を示している。図1において、インクジェット記
録装置は、インク50を収容するインクタンク20か
ら、パイプ21を経て送液手段22によって連続的に吐
出ヘッド10へパイプ23を介してインク50を送液す
る。使用するインクは顔料及び染料で着色した粒子を溶
媒中に分散したインクを用いている。ここで用いる粒子
は予め荷電された粒子を用いているが、荷電されていな
い粒子を吐出ヘッド10の吐出部10aに到達するまで
に荷電手段によって荷電を行ってもよい。また、光を照
射することによって荷電を生じる粒子を用い、照射手段
によって荷電を発生させてもよい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a principle diagram of a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the inkjet recording apparatus continuously feeds the ink 50 from the ink tank 20 containing the ink 50 to the ejection head 10 via the pipe 21 to the ejection head 10 by the liquid feeding means 22. The ink used is an ink in which particles colored with a pigment and a dye are dispersed in a solvent. The particles used here are particles that have been charged in advance, but particles that are not charged may be charged by the charging means before they reach the ejection portion 10a of the ejection head 10. In addition, particles may be used that generate electric charge by irradiation with light, and the irradiation unit may generate electric charge.

【0014】吐出ヘッド10内の送液経路中に吐出口1
0aが形成され、ここにインク吐出手段14が備えられ
ている。インク吐出手段14は図2で詳述する発熱素子
であり、吐出信号発生手段13により、画像データ信号
に基づいた電気信号が印加される。発熱素子14に電気
信号が印加されることによって、発熱素子14は発熱し
て急速に気泡を発生させ、気泡の体積増加によって発熱
素子14部のインクを吐出口10aから吐出させる。ま
た、吐出口ヘッド10には粒子の濃度を制御する濃度分
布形成手段として濃度分布制御電極18が設けられてお
り、この濃度分布制御電極18には後述する濃度バイア
ス電圧制御装置(図5の12)によって電圧が印加され
る。画像形成時は濃度分布制御電極へ濃度バイアス電圧
制御装置によって粒子が吐出口近傍10aに移動する方
向の電界E1を形成する電圧が印加される。吐出口10
a近傍の粒子濃度が高くなった状態で、前述のインク吐
出手段である発熱素子14によってインク50を吐出さ
せる。また、後述の加速電極36と加速電極38はそれ
ぞれバイアス電圧制御装置34、Cによって所定の電圧
が印加され、加速電極36と加速電極38間で電位差が
生じるようになっている。
The discharge port 1 is provided in the liquid delivery path in the discharge head 10.
0a is formed, and the ink ejecting means 14 is provided therein. The ink ejection unit 14 is a heating element described in detail in FIG. 2, and the ejection signal generation unit 13 applies an electric signal based on the image data signal. When an electric signal is applied to the heat generating element 14, the heat generating element 14 generates heat to rapidly generate bubbles, and the volume of the bubbles increases, so that ink in the heating element 14 portion is ejected from the ejection port 10a. Further, the ejection port head 10 is provided with a concentration distribution control electrode 18 as a concentration distribution forming means for controlling the concentration of particles, and the concentration distribution control electrode 18 has a concentration bias voltage control device (12 in FIG. 5) described later. ) Applies a voltage. During image formation, a voltage that forms an electric field E1 in the direction in which particles move to the vicinity 10a of the ejection port is applied to the concentration distribution control electrode by the concentration bias voltage control device. Outlet 10
The ink 50 is ejected by the heating element 14 which is the above-mentioned ink ejecting means in a state where the particle concentration near a is high. Further, a predetermined voltage is applied to the accelerating electrode 36 and the accelerating electrode 38, which will be described later, by bias voltage control devices 34 and C, respectively, so that a potential difference is generated between the accelerating electrode 36 and the accelerating electrode 38.

【0015】送液手段22によって連続的に吐出ヘッド
10へ送液されたインク50が、このように発熱素子1
4によって吐出させられた場合、インク50のうちの粒
子の多くと僅かの分散溶媒は液滴51として吐出し、残
余の粒子と殆どの分散溶媒は戻り循環手段25Bによっ
て帰還パイプ26Bを通ってインクタンク20へ戻る。
一方、吐出ヘッド10に送液されたが吐出されなかった
インク50は元の濃度のまま循環手段25Aによって帰
還パイプ26Aを通ってインクタンクへ回収される。な
お、図1では、吐出のなかったインク(元の濃度)と吐
出された残余のインク(低濃度)が異なることを示すた
めに、インク循環手段と帰還パイプを25Aと25B、
および26Aと26Bの2系統に分けて図示している
が、実際はインク循環手段25および帰還パイプ26は
それぞれ1つであり、同じものである
The ink 50 continuously sent to the ejection head 10 by the liquid sending means 22 is thus heated.
When ejected by means of No. 4, most of the particles in the ink 50 and a small amount of the dispersion solvent are ejected as droplets 51, and the remaining particles and most of the dispersion solvent are ejected by the return circulation means 25B through the return pipe 26B. Return to tank 20.
On the other hand, the ink 50 that has been delivered to the ejection head 10 but not ejected is recovered in the ink tank through the return pipe 26A by the circulation means 25A with the original concentration. In FIG. 1, in order to show that the ink that has not been ejected (original density) and the remaining ink that has been ejected (low density) are different, ink circulation means and return pipes 25A and 25B,
And 26A and 26B are shown separately, but in reality, there is one ink circulation means 25 and one return pipe 26, and they are the same.

【0016】画像形成時、受像シート30は受像シート
30の位置を固定し移動させる手段(例えば、記録ドラ
ム、平板プレート等)によって固定された状態で移動し
ている。この移動している受像シート30(図1では図
の矢印方向の上から下に移動)に適宜、ヘッドの主走査
を行いつつ、インク液滴51を吐出することによって受
像シート30に画像を形成する。
During image formation, the image receiving sheet 30 is moved in a fixed state by means for fixing and moving the position of the image receiving sheet 30 (for example, recording drum, flat plate, etc.). An image is formed on the image receiving sheet 30 by ejecting ink droplets 51 while the main scanning of the head is appropriately performed on the moving image receiving sheet 30 (moving from top to bottom in the direction of the arrow in FIG. 1). To do.

【0017】本発明に使用される液体噴射記録ヘッドの
1例を示す図で、(a)はヘッドのオリフィス側からの
正面部分図、(b)は図2(a)の一点鎖線XYで示す
部分で切断した場合の切断面部分図を示している。図に
示される記録ヘッド201は、その表面に電気熱変換体
202が設けられている基板203の表面に、所定の線
密度で所定の幅と深さの溝が所定数設けられている溝付
板204で覆うように接合することによって、オリフィ
ス205と液吐出部206が形成された構造を有してい
る。図に示す記録ヘッドの場合、オリフィス205を複
数有するものとして示されているが、もちろん本発明は
これに限定されるものではなく単一オリフィスの場合の
記録ヘッドへの適用の場合も本発明の範疇に入るもので
ある。液吐出部206は、その終端に液滴を吐出させる
ためのオリフィス205と、電気熱変換体202より発
生される熱エネルギーが液体に作用して気泡を発生し、
その体積の膨張と収縮による急激な状態変化を引き起こ
すところである熱作用部207とを有する。
2A and 2B are views showing an example of a liquid jet recording head used in the present invention. FIG. 2A is a front partial view from the orifice side of the head, and FIG. 2B is shown by a chain line XY in FIG. 2A. The cut surface partial view at the time of cutting in a part is shown. The recording head 201 shown in the figure is provided with a groove having a predetermined number of grooves with a predetermined linear density and a predetermined width provided on the surface of a substrate 203 on which the electrothermal converter 202 is provided. It has a structure in which the orifice 205 and the liquid discharge part 206 are formed by joining so as to cover the plate 204. In the case of the recording head shown in the figure, it is shown as having a plurality of orifices 205, but of course the present invention is not limited to this, and the application to the recording head in the case of a single orifice also applies to the present invention. It falls into the category. The liquid ejecting unit 206 has an orifice 205 for ejecting liquid droplets at its end, and thermal energy generated by the electrothermal converter 202 acts on the liquid to generate bubbles,
It has a heat acting portion 207, which is a place where a rapid state change is caused by the expansion and contraction of the volume.

【0018】熱作用部207は、電気熱変換体202の
熱発生部208の上部に位置し、熱発生部208の液体
と接触する熱作用面209をその底面としている。熱発
生部208は、基板203上に設けられた下部層210
と、該下部層210上に設けられた発熱抵抗層211
と、熱を発生させるために該発熱抵抗層211に通電す
るため該発熱抵抗層211上の表面に設けられている電
極213、214とから構成される。電極213は、各
液吐出部の熱発生部に共通の電極であり、電極214
は、各液吐出部の熱発生部を選択して発熱させるための
選択電極である。上部層212は、使用する液体から発
熱抵抗層211を化学的・物理的に保護するために発熱
抵抗層211と液吐出部206にある液体とを隔絶する
と共に、液体を通じて電極213、214間が短絡する
のを防止する発熱抵抗層211の保護的機能を有してい
る。上部層212は、上記のような機能を有するもので
あるが、発熱抵抗層211が、耐液性であり、且つ液体
を通じて電極213、214間が電気的に短絡する心配
が全くない場合には、必ずしも設ける必要はなく、発熱
抵抗層211の表面に直に液体が接触する構造の電気熱
変換体として設計しても良い。
The heat-acting portion 207 is located above the heat-generating portion 208 of the electrothermal converter 202, and has a heat-acting surface 209 that comes into contact with the liquid in the heat-generating portion 208 as its bottom surface. The heat generating unit 208 is a lower layer 210 provided on the substrate 203.
And a heating resistance layer 211 provided on the lower layer 210.
And electrodes 213 and 214 provided on the surface of the heat generating resistance layer 211 for energizing the heat generating resistance layer 211 to generate heat. The electrode 213 is an electrode common to the heat generating parts of the respective liquid ejecting parts, and the electrode 214
Is a selection electrode for selecting the heat generating portion of each liquid ejecting portion to generate heat. The upper layer 212 isolates the heat generating resistance layer 211 from the liquid in the liquid ejecting unit 206 in order to chemically and physically protect the heat generating resistance layer 211 from the liquid used, and also separates the electrodes 213 and 214 from each other through the liquid. It has a protective function of the heat generating resistance layer 211 for preventing a short circuit. The upper layer 212 has the above-mentioned function, but when the heating resistance layer 211 is liquid resistant and there is no fear of electrical short circuit between the electrodes 213 and 214 through the liquid. However, it is not necessarily provided, and may be designed as an electrothermal converter having a structure in which the liquid directly contacts the surface of the heating resistance layer 211.

【0019】下部層210は、主に熱流量制御機能を有
する。即ち、液滴吐出の際には、発熱抵抗層211で発
生する熱が基板203側の方に伝導するよりも、熱作用
部207側の方に伝導する割合が出来る限り多くなり、
液滴吐出後、つまり発熱抵抗層211への通電がOFF
された後には、熱作用部207及び発熱生部208にあ
る熱が速やかに基板203側に放出されて、熱作用部2
07にある液体及び発生した気泡が急減されるために設
けられる。このように、液滴吐出の際には、熱作用部2
07側への熱流量の割合ができる限り大きく、発熱抵抗
層211への通電がOFFされた際には、基板203側
への熱流量の割合ができる限り大きくなるようにして、
液滴吐出エネルギーの高効率化と熱応答性及び連続的繰
り返し液滴吐出性の向上、液滴吐出周波数の向上、吐出
液滴量の均一化、液滴吐出方向の安定化、液滴吐出スピ
ードの均一化、及び記録信号に対する応答の忠実性と確
実性の向上を実現させるには、気泡の体積変化カーブに
おいて、前記した関係が成立するようにして記録を実行
すれば良いものである。
The lower layer 210 mainly has a heat flow control function. That is, when the droplets are discharged, the heat generated in the heat generating resistance layer 211 is conducted to the heat acting portion 207 side rather than to the substrate 203 side.
After the liquid droplets are discharged, that is, the power supply to the heating resistance layer 211 is turned off.
After being heated, the heat in the heat acting portion 207 and the heat generating portion 208 is rapidly released to the substrate 203 side, and the heat acting portion 2
It is provided for the liquid at 07 and bubbles generated to be drastically reduced. As described above, when the droplets are ejected, the heat acting portion 2
The heat flow rate to the 07 side is as large as possible, and when the heating resistor layer 211 is turned off, the heat flow rate to the substrate 203 side is set to be as large as possible.
High efficiency of droplet discharge energy, improvement of thermal response and continuous repeated droplet discharge performance, improvement of droplet discharge frequency, uniform discharge droplet volume, stabilization of droplet discharge direction, droplet discharge speed In order to realize the uniformity of the above, and the improvement of the fidelity and certainty of the response to the recording signal, it is only necessary to execute the recording so that the above relationship is established in the bubble volume change curve.

【0020】この点を更に具体的に説明する。図3に
は、記録ヘッドに設けられた電気熱変換体202に記号
Pで示すパルス波形の電気信号を入力した際に熱作用部
207において発生する気泡体積の時間的変化が示され
る。今、電気熱変換体202に時刻t0 と時刻tf にお
いてONーOFFされパルス状の電気信号P0が入力さ
れると、時刻ti で熱作用部207において気泡が発生
し、この気泡の体積Vvは、時刻ti より増加し始め、
時刻tp において最大体積Vvp に到達する。時刻tf
において電気信号pがOFFされると時刻tp 後に気泡
の体積Vvは減少し始める。電気信号P0がOFFされ
て気泡の体積Vvが減少する減少速度は、時間τ1にお
ける気泡の体積Vvの時間的変化率によって左右され
る。
This point will be described more specifically. FIG. 3 shows a temporal change in the bubble volume generated in the heat acting portion 207 when an electric signal having a pulse waveform indicated by the symbol P is input to the electrothermal converter 202 provided in the recording head. Now, when the pulsed electric signal P0 is input to the electrothermal converter 202 at time t0 and time tf, a bubble is generated in the heat acting portion 207 at time ti, and the volume Vv of this bubble is Start to increase from time ti,
The maximum volume Vvp is reached at time tp. Time tf
When the electric signal p is turned off at, the volume Vv of the bubble starts to decrease after the time tp. The rate of decrease of the bubble volume Vv when the electric signal P0 is turned off depends on the temporal change rate of the bubble volume Vv at time τ1.

【0021】図4は図1の原理図を具体化したインクジ
ェット記録装置の縦断面概略図である。図4において、
10がインクジェット記録装置の吐出ヘッドで、図の右
上に吐出部10aがあり、ここに発熱素子14が配設さ
れている。この発熱素子14に吐出信号発生手段13か
ら画像データ信号に基づいた電気信号が印加される。吐
出ヘッド10の内部は中空であり、その中央に、流路規
制部材10bが位置しており、インク50の流路を規制
している。すなわち、インク50を収容するインクタン
ク20から、パイプ21、送液手段22、パイプ23を
介して連続的に吐出ヘッド10内へ送液されたインク5
0は、吐出ヘッド10の左壁面と流路規制部材10bの
左面との間の通路を左上へ進み、吐出部10a側へと移
り、吐出ヘッド10の右壁面と流路規制部材10bの右
面との間の通路を右下へ進み、流路規制部材10bの下
方を通ってインクタンク20へ戻る。
FIG. 4 is a schematic vertical sectional view of an ink jet recording apparatus embodying the principle diagram of FIG. In FIG.
Reference numeral 10 denotes an ejection head of an ink jet recording apparatus, which has an ejection portion 10a at the upper right of the drawing, and a heating element 14 is disposed there. An electric signal based on the image data signal is applied from the ejection signal generating means 13 to the heating element 14. The interior of the ejection head 10 is hollow, and the flow path regulating member 10b is located in the center thereof to regulate the flow path of the ink 50. That is, the ink 5 is continuously fed from the ink tank 20 containing the ink 50 into the ejection head 10 via the pipe 21, the liquid feeding means 22, and the pipe 23.
0 advances to the upper left in the passage between the left wall surface of the ejection head 10 and the left surface of the flow path regulating member 10b, and moves to the ejection portion 10a side, and to the right wall surface of the ejection head 10 and the right surface of the flow path regulating member 10b. The flow path goes to the lower right, and returns to the ink tank 20 below the flow path regulating member 10b.

【0022】この流路規制部材10bは上辺が段状に形
成され、吐出ヘッド10の上面との距離が吐出部10a
の反対側で広く、吐出部10a側で狭く形成されてい
る。この狭い領域において吐出ヘッド10の上面内側と
流路規制部材10b上面にそれぞれ濃度分布制御電極1
8が設けられている。これらの濃度分布制御電極18間
に濃度バイアス電圧制御装置(電界制御手段)12から
パルスP1が所定時間印加されて濃度分布制御電極18
間に電界が形成される。 荷電された粒子を溶媒中に分
散したインクがこの電界中を通過するとき、粒子が吐出
口10a側の濃度分布制御電極18に移動するように、
電圧パルスが印加される。
The flow path regulating member 10b has a stepped upper side, and the distance from the upper surface of the ejection head 10 is the ejection portion 10a.
Is wide on the opposite side and narrow on the discharge part 10a side. In this narrow region, the concentration distribution control electrode 1 is formed on the inside of the upper surface of the ejection head 10 and on the upper surface of the flow path regulating member 10b.
8 are provided. A pulse P1 is applied between the concentration distribution control electrodes 18 from the concentration bias voltage control device (electric field control means) 12 for a predetermined time, and the concentration distribution control electrodes 18 are
An electric field is formed between them. When ink in which charged particles are dispersed in a solvent passes through this electric field, the particles move to the concentration distribution control electrode 18 on the ejection port 10a side,
A voltage pulse is applied.

【0023】このようにして、吐出口10a近傍の粒子
濃度が高くなった状態で、発熱素子14に電気信号が印
加されると、粒子濃度のきわめて高いインク液滴51が
吐出口10aから吐出される。とくに、本発明では、吐
出口10aを濃度分布制御電極18間の色材分布のうち
最も濃い位置(図5では上側の濃度分布制御電極18)
近傍にしか設けないので、粒子濃度のきわめて高いイン
ク液滴51が吐出口10aから吐出されることとなる。
In this way, when an electric signal is applied to the heating element 14 in a state where the particle concentration near the ejection port 10a is high, an ink droplet 51 having an extremely high particle concentration is ejected from the ejection port 10a. It Particularly, in the present invention, the ejection port 10a is located at the darkest position in the color material distribution between the density distribution control electrodes 18 (the upper density distribution control electrode 18 in FIG. 5).
Since it is provided only in the vicinity, the ink droplet 51 having an extremely high particle concentration is ejected from the ejection port 10a.

【0024】送液されたインク50をそのまま吐出描画
させた場合と、濃度分布制御を用いて粒子濃度を高くし
て吐出描画させた場合の画像を比較すると、粒子濃度が
高い場合の方が画像の滲みが少なく、乾燥時間も速かっ
た。濃度バイアス電圧は断続的に印加することによって
徐々に移動させ、粒子が濃度分布制御電極へ電着固定す
ることを防いでいる。さらに、パルス幅を制御すること
によって、吐出口10a近傍の粒子濃度を制御し、吐出
するインク液滴の粒子濃度を制御することができ、描画
画像の階調再現性を向上させることができた。
Comparing the images when the discharged ink 50 is discharged and drawn as it is and when the discharged and drawn ink is drawn by increasing the particle concentration by using the density distribution control, the image when the particle concentration is high is higher. There was little bleeding and the drying time was fast. By intermittently applying the concentration bias voltage, the concentration bias voltage is gradually moved to prevent particles from being electrodeposited and fixed to the concentration distribution control electrode. Furthermore, by controlling the pulse width, it is possible to control the particle concentration in the vicinity of the ejection port 10a and the particle concentration of the ejected ink droplets, and it is possible to improve the gradation reproducibility of the drawn image. .

【0025】また、このインクジェット画像形成装置に
おいては、吐出された残余のインクは濃度が薄くなって
いるので、吐出ヘッド10からインクタンク20へいっ
たん戻して、インクタンク20で再び元の濃度近くにま
で上げてから使うのがよい。
Further, in this ink jet image forming apparatus, since the residual ink ejected has a low density, it is temporarily returned from the ejection head 10 to the ink tank 20 and then returned to the ink tank 20 at a concentration close to the original density. It is better to use it after raising it to.

【0026】また、受像シート30の背面には加速電極
36が備えられ、吐出部10aに備えられた加速電極3
8と加速電極36間に加速バイアス電圧制御装置34’
によって電圧が印加されるようになっている。そこでこ
の加速バイアス電圧制御装置34’によって電圧を加速
電極38と加速電極36間に印加しておくと、吐出口1
0aから吐出された荷電インク液滴51は加速バイアス
電極36、38によって加速され、受像シート30に着
弾する。このように加速バイアス電極36を設けること
によって、吐出ヘッド10と受像シート間30の距離を
広くしても良好な着弾位置精度を得ることができた。使
用するインクは粒子4を溶媒中に分散したもので、粒子
濃度は好ましくは約10質量%以上である。ここでは予
めプラスかマイナスに荷電(帯電)された粒子を用いて
いるが、荷電されていない粒子を吐出部に到達するまで
に荷電手段によって荷電を行ってもよい。
An accelerating electrode 36 is provided on the back surface of the image receiving sheet 30, and the accelerating electrode 3 provided in the ejection portion 10a.
8 and acceleration electrode 36 between the acceleration bias voltage controller 34 '
The voltage is applied by. Therefore, if a voltage is applied between the acceleration electrode 38 and the acceleration electrode 36 by this acceleration bias voltage control device 34 ', the ejection port 1
The charged ink droplets 51 discharged from 0a are accelerated by the acceleration bias electrodes 36 and 38 and land on the image receiving sheet 30. By providing the acceleration bias electrode 36 in this way, good landing position accuracy could be obtained even if the distance between the ejection head 10 and the image receiving sheet 30 was widened. The ink used is a dispersion of particles 4 in a solvent, and the particle concentration is preferably about 10% by mass or more. Here, particles that have been positively or negatively charged (charged) in advance are used, but uncharged particles may be charged by the charging means before reaching the ejection portion.

【0027】ここで、本発明に用いられるインクについ
て詳しく説明する。本発明に供されるインクは、溶媒中
に少なくとも粒子を分散してなるものであり、分散され
る粒子は有機粒子であっても無機粒子であってもかまわ
ない。本発明のインクに用いる溶媒に関して特に制限は
ないが、固有電気抵抗104Ωcm〜1015Ωcm、比
誘電率2.0〜80のものが好ましい。これは極端に固
有抵抗値が低くなると、電源遮断後に形成した電界が消
失することによって粒子濃度勾配を維持でき難くなるた
めであり、また、極端に誘電率が高くなると溶媒の分極
により電界が緩和され、粒子濃度制御を行い難くなるた
めである。溶媒の粘度は1.0cP〜20cP、表面張
力は19〜74dyne/cm(kN/m)のものが好
ましい。上記溶媒中に分散される粒子は、着色粒子であ
っても無着色粒子であってもかまわない。着色粒子を用
いる場合は、色材自身を分散粒子として溶媒中に分散さ
させてもよいし、他の分散粒子、例えば、樹脂粒子中に
含有させてもよい。含有させる場合、顔料などは分散樹
脂粒子の樹脂材料で被覆して樹脂被覆粒子とする方法な
どが一般的であり、染料などは分散樹脂粒子を着色して
着色粒子とする方法などが一般的であある。
Here, the ink used in the present invention will be described in detail. The ink used in the present invention comprises at least particles dispersed in a solvent, and the dispersed particles may be organic particles or inorganic particles. The solvent used in the ink of the present invention is not particularly limited, but those having a specific electric resistance of 10 4 Ωcm to 10 15 Ωcm and a relative dielectric constant of 2.0 to 80 are preferable. This is because if the resistivity value becomes extremely low, it becomes difficult to maintain the particle concentration gradient due to the disappearance of the electric field formed after the power is cut off.In addition, if the dielectric constant becomes extremely high, the electric field relaxes due to the polarization of the solvent. Therefore, it becomes difficult to control the particle concentration. The solvent preferably has a viscosity of 1.0 cP to 20 cP and a surface tension of 19 to 74 dyne / cm (kN / m). The particles dispersed in the solvent may be colored particles or non-colored particles. When using colored particles, the coloring material itself may be dispersed as dispersed particles in a solvent, or may be contained in other dispersed particles such as resin particles. When it is contained, a pigment or the like is generally coated with a resin material of dispersed resin particles to obtain resin-coated particles, and a dye or the like is generally pigmented by dispersing resin particles into colored particles. There is.

【0028】色材としては、従来からインク組成物ある
いは印刷の技術分野で一般に用いられている顔料および
染料であればどれでも使用可能である。顔料としては、
無機顔料、有機顔料を問わず、印刷の技術分野で一般に
用いられているものを使用することができる。具体的に
は、例えば、カーボンブラック、カドミウムレッド、モ
リブデンレッド、クロムイエロー、カドミウムイエロ
ー、チタンイエロー、酸化クロム、ビリジアン、コバル
トグリーン、ウルトラマリンブルー、プルシアンブル
ー、コバルトブルー、アゾ系顔料、フタロシアニン系顔
料、キナクリドン系顔料、イソインドリノン系顔料、ジ
オキサジン系顔料、スレン系顔料、ペリレン系顔料、ペ
リノン系顔料、チオインジゴ系顔料、キノフタロン系顔
料、金属錯体顔料、等の従来公知の顔料を特に限定する
ことなく用いることができる。
As the coloring material, any pigment and dye conventionally used in the technical field of ink compositions or printing can be used. As a pigment,
What is generally used in the technical field of printing can be used regardless of whether it is an inorganic pigment or an organic pigment. Specifically, for example, carbon black, cadmium red, molybdenum red, chrome yellow, cadmium yellow, titanium yellow, chromium oxide, viridian, cobalt green, ultramarine blue, Prussian blue, cobalt blue, azo pigment, phthalocyanine pigment. , Quinacridone pigments, isoindolinone pigments, dioxazine pigments, slene pigments, perylene pigments, perinone pigments, thioindigo pigments, quinophthalone pigments, metal complex pigments, etc. Can be used without.

【0029】染料としては、アゾ染料、金属錯塩染料、
ナフトール染料、アントラキノン染料、インジゴ染料、
カーボニウム染料、キノンイミン染料、キサンテン染
料、アニリン染料、キノリン染料、ニトロ染料、ニトロ
ソ染料、ベンゾキノン染料、ナフトキノン染料、フタロ
シアニン染料、金属フタロシアニン染料、等の染料を特
に限定することなく用いることができる。これらの顔料
および染料は、単独で用いてもよいし、適宜組み合わせ
て使用することも可能である。
As the dye, azo dye, metal complex salt dye,
Naphthol dye, anthraquinone dye, indigo dye,
Carbonyl dye, quinone imine dye, xanthene dye, aniline dye, quinoline dye, nitro dye, nitroso dye, benzoquinone dye, naphthoquinone dye, phthalocyanine dye, metal phthalocyanine dye and the like can be used without particular limitation. These pigments and dyes may be used alone or in appropriate combination.

【0030】本発明に供されるインク中には、前記の着
色粒子とともに、印刷後の画像の定着性を向上させるた
めの分散樹脂粒子を含有させて用いても良い。本発明の
溶媒中に、分散された着色粒子、更には樹脂粒子等を含
めて、これらの粒子の平均粒径は0.05μm〜5μm
が好ましい。より好ましくは、0.1μm〜1.5μm
であり、更に好ましくは0.1μm〜1.0μmの範囲
である。
In the ink used in the present invention, dispersed resin particles for improving the fixability of an image after printing may be used in addition to the above-mentioned colored particles. The average particle size of these particles including the colored particles dispersed in the solvent of the present invention and further the resin particles is 0.05 μm to 5 μm.
Is preferred. More preferably, 0.1 μm to 1.5 μm
And more preferably in the range of 0.1 μm to 1.0 μm.

【0031】本発明のインク中の粒子は、好ましくは正
荷電または負荷電の検電性粒子である。粒子に検電性を
付与するには、湿式静電写真用現像剤の技術を適宜利用
することで達成可能である。具体的には、「最近の電子
写真現像システムとトナー材料の開発・実用化」139
〜148頁、電子写真学会編「電子写真技術の基礎と応
用」497〜505頁(コロナ社、1988年刊)、原
崎勇次「電子写真」16(No.2)、44頁(197
7年)等に記載の検電材料および他の添加剤を用いるこ
とで行なわれる。好ましい検電材料としては、金属石鹸
類、有機リン酸又はその塩類、有機スルホン酸又はその
塩類、両性界面活性剤などが挙げられる。例えば、金属
石鹸類としては、炭素数6〜24の脂肪酸(例えば、2
−エチルヘキシン酸、2−エチルカプロン酸、ラウリル
酸、パラミチン酸、エライジン酸、リノレイン酸、リシ
ノール酸、オレイン酸、ステアリン酸、エナント酸、ナ
フテン酸、エチレンジアミン四酢酸、等)、樹脂酸、ジ
アルキルコハク酸、アルキルフタル酸、アルキルサリチ
ル酸等の金属塩(金属イオンの金属として、Na、K、
Li、B、Al、Ti、Ca、Pb、Mn、Co、Z
n、Mg、Ce、Ag、Cd、Zr、Cu、Fe、B
a、等)(例えば、米国特許3411936号、同39
00412号、特公昭49−27707号、特開昭51
−37651号、同52−38937号、同52−10
7837号、同53−123138号、等に記載)が挙
げられる。
The particles in the ink of the present invention are preferably positively or negatively charged electroscopic particles. It is possible to impart the electroscopic property to the particles by appropriately using the technique of the developer for wet electrostatic photography. Specifically, "Recent development and practical application of electrophotographic development system and toner material" 139
~ 148, "Basics and Applications of Electrophotography" edited by The Institute of Electrophotography, 497-505 (Corona Publishing Co., Ltd., 1988), Yuji Harasaki, "Electrophotography" 16 (No. 2), 44 (197).
7 years) and the like and the use of the electroscopic material and other additives. Examples of preferable electrophoretic materials include metal soaps, organic phosphoric acid or salts thereof, organic sulfonic acids or salts thereof, amphoteric surfactants and the like. For example, as metal soaps, fatty acids having 6 to 24 carbon atoms (for example, 2
-Ethylhexynoic acid, 2-ethylcaproic acid, lauric acid, paramitic acid, elaidic acid, linoleic acid, ricinoleic acid, oleic acid, stearic acid, enanthic acid, naphthenic acid, ethylenediaminetetraacetic acid, etc.), resin acid, dialkylsuccinic acid , Metal salts of alkyl phthalic acid, alkyl salicylic acid, etc. (as metal ion metal, Na, K,
Li, B, Al, Ti, Ca, Pb, Mn, Co, Z
n, Mg, Ce, Ag, Cd, Zr, Cu, Fe, B
a, etc.) (for example, US Pat. Nos. 3,411,936, 39;
00412, JP-B-49-27707, JP-A-51.
-37651, 52-38937, 52-10.
No. 7837, No. 53-123138, etc.).

【0032】有機リン酸又はその塩類としては、炭素数
3〜18のアルキル基からなるモノ、ジ、もしくはトリ
アルキルリン酸又はジアルキルジチオリン酸等(例え
ば、英国特許1411739号、同1276363号、
等に記載)が挙げられる。有機スルホン酸あるいはその
塩類としては、長鎖脂肪族スルホン酸、長鎖アルキルベ
ンゼンスルホン酸、ジアルキルスルホコハク酸等あるい
はその金属塩等(例えば、特公昭47−37128号、
特開昭53−123138号、同51−47437号、
同50−79640号、同53−30340号等に記
載)が挙げられる。
Examples of the organic phosphoric acid or salts thereof include mono-, di-, or trialkyl phosphoric acid or dialkyldithiophosphoric acid having an alkyl group having 3 to 18 carbon atoms (for example, British Patent Nos. 1411739 and 1276363,
Etc.). Examples of the organic sulfonic acids or salts thereof include long-chain aliphatic sulfonic acids, long-chain alkylbenzene sulfonic acids, dialkyl sulfosuccinic acids and the like or metal salts thereof (for example, Japanese Patent Publication No. 47-37128,
JP-A-53-123138, JP-A-51-47437,
Nos. 50-79640 and 53-30340).

【0033】両性界面活性剤としては、レシチン、ケフ
ァリン等のリン脂質(例えば、特公昭51−47046
号、等に記載)、炭素数8以上のアルキル基含有のβ−
アラニン類(例えば、特開昭50−17642号、特公
昭51−47046号、特開昭49−17741号、等
に記載)、β−ジケトン類の金属錯体(例えば、特公昭
49−27707号、等に記載)、マレイン酸半アミド
成分を有する共重合体(例えば、特公平6−19596
号、同6−19595号、等に記載)が挙げられる。こ
れら検電材料は、単独もしくは2種以上を組み合わせて
用いることが出来る。
Examples of the amphoteric surfactant include phospholipids such as lecithin and kephalin (for example, Japanese Examined Patent Publication No. 51-47046).
No., etc.), β-containing an alkyl group having 8 or more carbon atoms
Alanines (for example, described in JP-A-50-17642, JP-B-51-47046, JP-A-49-17741, etc.), metal complexes of β-diketones (for example, JP-B-49-27707, Etc.), a copolymer having a maleic acid half amide component (for example, JP-B-6-19596).
No. 6-19595, etc.). These electrophoretic materials can be used alone or in combination of two or more kinds.

【0034】検電材料は、担体液体である分散溶媒10
00質量部に対して0.001〜1.0質量部程度用い
るのが好ましい。更に所望により各種添加物を加えても
良い。添加物の総量はインクの固有電気抵抗、粘度、あ
るいは表面張力によってその上限が規制される。即ち、
インクの固有電気抵抗が104 Ωcm〜1015Ωcm程
度、比誘電率が2.0〜80程度、粘度が1.0cP〜
30cP程度、表面張力が19〜74dyne/cm
(kN/m)程度となるように調節することが望まし
い。
The electrophoretic material is a dispersion solvent 10 which is a carrier liquid.
It is preferable to use about 0.001 to 1.0 parts by mass with respect to 00 parts by mass. Further, various additives may be added if desired. The upper limit of the total amount of additives is limited by the specific electric resistance, viscosity, or surface tension of the ink. That is,
The specific electric resistance of the ink is about 10 4 Ωcm to 10 15 Ωcm, the relative dielectric constant is about 2.0 to 80, and the viscosity is about 1.0 cP.
About 30 cP, surface tension 19-74 dyne / cm
It is desirable to adjust it to be about (kN / m).

【0035】次に、本発明の第2の実施形態について説
明する。図5は本発明の第2の実施形態の原理図(記録
媒体等は省略)を示している。図5のインクジェット記
録装置の構成は図5のそれと同じであり、異なるのは濃
度分布制御電極18間の濃度バイアス電圧のかけかたで
ある。図5では画像記録時に吐出口10a近傍の粒子濃
度を高くして吐出口10aから吐出させたが、図5で
は、画像記録終了後に、吐出口10a近傍の粒子濃度を
極めて薄くして略溶媒キャリアのみを吐出口10aから
吐出させて、吐出口10a先端のクリーニングを行わせ
るものである。すなわち、図5において、濃度制御用電
極18間の濃度バイアス電圧P2を図5と逆にすると、
荷電された粒子はこの電界中を通過するとき、粒子が流
路規制部材10b側の濃度制御用電極18に移動するよ
うになり、逆に、吐出口10a近傍の粒子濃度は極めて
薄くなる。この状態で、発熱素子14に電気信号を印加
すると、粒子濃度のきわめて薄い略溶媒キャリアのみの
インク液滴51’が吐出口10aから吐出されることと
なり、これによって吐出口のクリーニングが行われるこ
ととなる。このように、画像形成終了後、濃度分布制御
電極に粒子が吐出口から遠ざかる方向に移動する電界を
形成する電圧を印加し、吐出口近傍の粒子濃度を低くし
た状態でインク液滴を吐出するので、吐出されたインク
液的中の粒子濃度は低く略溶媒が吐出され、吐出口、そ
れも空気に触れて目詰まりしやすい吐出口先端のクリー
ニングが行われる。この結果、吐出口でのインクの目詰
まりを防止することができた。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 shows a principle diagram of the second embodiment of the present invention (a recording medium and the like are omitted). The structure of the ink jet recording apparatus of FIG. 5 is the same as that of FIG. 5, except that the density bias voltage between the density distribution control electrodes 18 is applied. In FIG. 5, the particle concentration in the vicinity of the ejection port 10a is increased during image recording and the particles are ejected from the ejection port 10a. However, in FIG. Only the discharge port 10a is discharged to clean the tip of the discharge port 10a. That is, in FIG. 5, when the concentration bias voltage P2 between the concentration control electrodes 18 is reversed from that in FIG.
When the charged particles pass through this electric field, the particles move to the concentration control electrode 18 on the side of the flow path regulating member 10b, and conversely, the particle concentration in the vicinity of the ejection port 10a becomes extremely thin. When an electric signal is applied to the heating element 14 in this state, the ink droplets 51 'of only the solvent carrier having an extremely low particle concentration are ejected from the ejection port 10a, whereby the ejection port is cleaned. Becomes Thus, after the image formation is completed, a voltage is applied to the concentration distribution control electrode to form an electric field in which the particles move in a direction away from the ejection port, and ink droplets are ejected in a state where the particle concentration near the ejection port is low. Therefore, the concentration of particles in the ejected ink liquid is low, and the solvent is ejected, and the ejection port and the tip of the ejection port, which is likely to be clogged by contact with air, are cleaned. As a result, it was possible to prevent the ink from clogging at the ejection port.

【0036】また、画像形成終了後の他に、画像形成中
であっても洗浄モードを設けるとよい。というのは、長
時間吐出していないヘッドは同じく乾燥して吐出口が詰
まるおそれがあるので、適当な時間(すなわち、吐出口
が乾燥しない時間)間隔をおいて第2の実施形態により
全吐出口あるいは洗浄を要する吐出口から略溶媒のみを
吐出させて、これらを洗浄するのである。
In addition to the completion of image formation, a cleaning mode may be provided even during image formation. This is because the head that has not been ejected for a long time may also be dried and the ejection port may be clogged, so that the head is not fully ejected by the second embodiment at an appropriate time interval (that is, a time when the ejection port is not dried). Only the solvent is discharged from the outlet or the discharge port requiring cleaning to wash them.

【0037】また、吐出したインク液滴は図示しない記
録媒体搬送手段によって搬送される記録媒体に着弾し、
描画が行われる。記録ヘッド41へは図示しないインク
循環手段によって、同じく図示しないインクタンク間と
でインクを循環しているため、描画を行なってもインク
室内には十分にインクが供給される。また、インク中の
粒子の消費に応じてインクを補充する補充手段を有する
ことによって十分な粒子がインク室2内のインク6に供
給される。さらに、インクタンク中のインク温度及び描
画ヘッドの温度を安定に温調しているため、インクの液
物性も安定し、安定な吐出を行うことが出来る。
The ejected ink droplets land on the recording medium conveyed by the recording medium conveying means (not shown),
Drawing is done. Ink is circulated between the ink tanks (not shown) to the recording head 41 by an ink circulation unit (not shown). Therefore, sufficient ink is supplied into the ink chamber even when drawing is performed. Further, sufficient particles are supplied to the ink 6 in the ink chamber 2 by having a replenishing means for replenishing the ink in accordance with the consumption of the particles in the ink. Further, since the temperature of the ink in the ink tank and the temperature of the drawing head are stably controlled, the liquid properties of the ink are also stable, and stable ejection can be performed.

【0038】[0038]

【発明の効果】本発明によれば、描画する際には吐出口
近傍の粒子濃度を高くして吐出することによって、高粒
子濃度のインク液滴を吐出し、画像形成終了時および画
像形成中にも定期的に、吐出口近傍の粒子濃度を低くし
て吐出することによって、略溶媒を吐出して吐出口をク
リーニングすることができる。すなわち、ノズル詰まり
は、作業終了時に略キャリア分散溶媒を吐出しノズルを
洗浄するので殆ど起きることが無い。また、吐出インク
濃度を粒子分布制御手段で相当高くできるため画像濃度
を高くでき、したがって滲みが少なく、乾燥速度が速く
なった。着弾精度の向上は、受像体面に垂直方向に粒子
を加速する電界によって得ることができた。発熱素子は
オリフィス構造を有するためクロストークの恐れがな
く、また静電界を用いないため吐出口のチャンネル密度
を大きくできた。このように、本発明によれば、吐出口
でのインクの目詰まりが生じることがなく、滲みが少な
く、乾燥速度が速い、高画質・高生産性のインクジェッ
ト記録装置を提供することが可能となる。
According to the present invention, at the time of drawing, ink droplets having a high particle concentration are ejected by increasing the particle concentration in the vicinity of the ejection port and ejecting the ink droplets at the end of image formation and during image formation. Also, by periodically lowering the particle concentration in the vicinity of the discharge port and discharging, it is possible to discharge the substantially solvent and clean the discharge port. That is, the nozzle clogging hardly occurs because the carrier-dispersing solvent is ejected at the end of the operation to clean the nozzle. Further, since the discharged ink density can be considerably increased by the particle distribution control means, the image density can be increased, so that the bleeding is small and the drying speed is high. The landing accuracy could be improved by the electric field that accelerates the particles in the direction perpendicular to the image receptor surface. Since the heating element has an orifice structure, there is no fear of crosstalk, and since the electrostatic field is not used, the channel density of the ejection port can be increased. As described above, according to the present invention, it is possible to provide an ink jet recording apparatus with high image quality and high productivity, in which ink is not clogged at the ejection port, bleeding is small, and the drying speed is fast. Become.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態の原理図を示してい
る。
FIG. 1 shows a principle diagram of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明に使用される液体噴射記録ヘッドの1例
を示す図で、(a)はヘッドのオリフィス側からの正面
部分図、(b)は図2(a)の一点鎖線XYで示す部分
で切断した場合の切断面部分図を示している。
2A and 2B are views showing an example of a liquid jet recording head used in the present invention, FIG. 2A is a front partial view from the orifice side of the head, and FIG. 2B is a dashed-dotted line XY in FIG. 2A. The cutting surface partial view at the time of cutting in the part shown is shown.

【図3】記録ヘッドに入力される電気信号と熱作用部分
において発生する気泡の体積の時間的変化を示すタイミ
ングチャートである。
FIG. 3 is a timing chart showing an electric signal input to the recording head and a temporal change in volume of bubbles generated in a heat acting portion.

【図4】図1の原理図を具体化したインクジェット記録
装置の縦断面概略図である。
FIG. 4 is a schematic vertical cross-sectional view of an inkjet recording apparatus that embodies the principle diagram of FIG.

【図5】本発明の第2の実施形態のインクジェット記録
装置の縦断面概略図である。
FIG. 5 is a schematic vertical sectional view of an inkjet recording apparatus according to a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 吐出ヘッド 10a 吐出口 10b 流路規制部材 12 濃度バイアス電圧制御装置(電界制御手段) 13 吐出信号発生手段 14 インク吐出手段(発熱素子) 18 濃度分布制御電極 20 インクタンク 21 パイプ 22 送液手段 25 戻り循環手段 26 帰還パイプ 30 受像シート 34、34’ 加速バイアス電圧制御装置 36 加速電極 38 加速バイアス電極 50 インク 51 濃いインク液滴 51’薄いインク液滴 A インク粒子 201 液体噴射記録ヘッド 202 電気熱変換体 203 基板 204 溝付板 205 オリフィス 206 液吐出部 207 熱作用部 208 熱発生部 209 熱作用面 210 下部層 211 発熱抵抗層 212 上部層 213 共通電極 214 選択電極 10 Discharge head 10a discharge port 10b Flow path regulating member 12 Concentration bias voltage control device (electric field control means) 13 Discharge signal generating means 14 Ink ejection means (heating element) 18 Concentration distribution control electrode 20 ink tank 21 pipes 22 Liquid transfer means 25 Return circulation means 26 Return pipe 30 Image receiving sheet 34, 34 'Acceleration bias voltage control device 36 Accelerator electrode 38 Acceleration bias electrode 50 ink 51 dark ink droplets 51 'thin ink droplet A ink particles 201 Liquid jet recording head 202 electrothermal converter 203 substrate 204 grooved plate 205 Orifice 206 Liquid discharge part 207 Heat acting part 208 Heat generating part 209 Thermal surface 210 Lower layer 211 Heating layer 212 upper layer 213 common electrode 214 selection electrode

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 帯電した粒子を溶媒中に分散したインク
を使用し、該インクの吐出手段として発熱素子を使用し
たインクジェットヘッド(以後、「吐出ヘッド」とい
う。)でインク液滴を吐出させる画像形成装置におい
て、前記吐出ヘッドへ前記インクを供給するインク供給
手段と前記吐出ヘッド内で前記インク中の粒子の分布を
制御する粒子分布制御手段と、前記吐出ヘッドから吐出
して飛翔するインク液滴を受ける記録媒体を支持・搬送
するための記録媒体支持・搬送手段と、を有することを
特徴とするインクジェット画像形成装置。
1. An image in which ink droplets are ejected by an ink jet head (hereinafter referred to as “ejection head”) that uses an ink in which charged particles are dispersed in a solvent and uses a heating element as an ejecting means of the ink. In the forming apparatus, an ink supply unit that supplies the ink to the ejection head, a particle distribution control unit that controls the distribution of particles in the ink within the ejection head, and an ink droplet that ejects from the ejection head and flies. An inkjet image forming apparatus, comprising: a recording medium supporting / conveying means for supporting / conveying a recording medium that receives the recording medium.
【請求項2】 請求項1記載のインクジェット画像形成
装置において、前記飛翔するインク液滴の速度を加速す
る電界を形成する加速電界形成手段を有することを特徴
とするインクジェット画像形成装置。
2. The inkjet image forming apparatus according to claim 1, further comprising accelerating electric field forming means for forming an electric field for accelerating the velocity of the flying ink droplets.
【請求項3】 請求項1又は2記載のインクジェット画
像形成装置において、画像記録終了後又は洗浄モード
で、前記粒子分布制御手段を用いて略溶媒キャリアのみ
を吐出させることを特徴とするインクジェット画像形成
装置。
3. The inkjet image forming apparatus according to claim 1, wherein substantially only the solvent carrier is ejected using the particle distribution control means after the image recording is completed or in the cleaning mode. apparatus.
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