JPH03132354A - Ink jet recording head - Google Patents

Ink jet recording head

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JPH03132354A
JPH03132354A JP26910789A JP26910789A JPH03132354A JP H03132354 A JPH03132354 A JP H03132354A JP 26910789 A JP26910789 A JP 26910789A JP 26910789 A JP26910789 A JP 26910789A JP H03132354 A JPH03132354 A JP H03132354A
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JP
Japan
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ink
ink discharge
magnetic field
discharge part
magnetic
Prior art date
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Pending
Application number
JP26910789A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Saito
孝一 斉藤
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH03132354A publication Critical patent/JPH03132354A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To hold an ink free surface form at an ink discharge opening constant by a simple structure by a method wherein a magnetic field generating means is provided to the ink discharge part of a substrate and besides, an ink chamber and the ink discharge part are filled by magnetic ink, which are used. CONSTITUTION:An ink jet recording head is composed of a head body 1 which has a slit like ink discharge part 15 and an ink chamber 17, a heat energy applicating means 3 which applies heat energy to ink 2 held with an ink discharge part 16 of the head body 1, and an electrostatic energy applicating means 5 which forms a specified positive charge between the ink discharge part 16 and a recording sheet 4 and further, a magnetic field generating means 7 is arranged by complying with the ink discharge part 16. A magnetic field formed by the magnetic field generating means 7 generates ink holding force in an ink chamber 17 direction, ink supply force in an ink discharge opening 15 direction, and ink uniform distributing force along a head body 1 longitudinal direction to the magnetic ink 2 held with the ink discharge part 16, and an ink holding state at the ink discharge part 16 is stabilized.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野コ この発明は、インクジェット記録ヘッドに係り、特に、
静電エネルギが含まれたエネルギ信号によってスット状
開口からインクを飛翔させるようにしたインクジェット
記録ヘッドの改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] This invention relates to an inkjet recording head, and in particular,
The present invention relates to an improvement in an inkjet recording head in which ink is ejected from a strip-shaped opening using an energy signal containing electrostatic energy.

[従来の技術] インクの小滴を記録シート等の被記録部材上に飛翔付着
させることにより記録を行うインクジェット記録法は、
騒音の発生が少なく、小型簡易な機械構成でカラー画像
の形成が可能等、各種理由により極めて有用な記録法で
あると考えられている。
[Prior Art] The inkjet recording method performs recording by flying small droplets of ink onto a recording member such as a recording sheet.
It is considered to be an extremely useful recording method for various reasons, including the fact that it generates little noise and can form color images with a small and simple mechanical configuration.

このインクジェット記録法は、インク滴を吐出させるイ
ンク吐出口の形状、あるいはインク滴を吐出させ飛翔さ
せるためのエネルギ印加方法の違いにより幾つかの方式
に分類されるが、その一つとして、スリット状のインク
吐出口を有する記録ヘッドから静電エネルギを利用して
インクを吐出させる所謂スリットジェット方式がある。
This inkjet recording method is classified into several types depending on the shape of the ink ejection opening that ejects the ink droplets or the method of applying energy to eject the ink droplets and make them fly. There is a so-called slit jet method in which ink is ejected from a recording head having ink ejection ports using electrostatic energy.

従来、このスリットジェッ1一方式を用いたインクジェ
ット記録ヘッドとしては、例えば、相対向する一対の基
板によりインク室に連通ずるスリット状のインク吐出口
を形成し、このインク吐出口に面したインク吐出部の一
側に画素密度に応じた電極群が配列されてなる電極アレ
イを設ける一方、上記インク吐出口に対向する部位に静
電誘導用電極を設け、電極アレイの各電極と静N誘導用
電極のとの間に画像情報に応じた制御信号を印加するこ
とにより、インクが保持されたインク吐出部と静電誘導
用電極との間に画像パターンに応じた静電界を形成し、
静電誘引力によって静電誘導用電極の手前側に配置され
た記録シートに向かってインクを飛翔させるようにした
電界制御タイプが知られている(特開昭56−6716
3号)。
Conventionally, an inkjet recording head using this slit jet 1 type has, for example, formed a slit-shaped ink ejection opening communicating with an ink chamber by a pair of opposing substrates, and an ink ejection port facing this ink ejection opening has been used. An electrode array consisting of a group of electrodes arranged according to the pixel density is provided on one side of the part, while an electrode for static induction is provided in a part facing the ink ejection port, and each electrode of the electrode array is connected to the electrode array for static N induction. By applying a control signal according to image information between the electrodes, an electrostatic field according to the image pattern is formed between the ink ejection part holding ink and the electrostatic induction electrode,
An electric field control type is known that uses electrostatic attraction to cause ink to fly toward a recording sheet placed in front of an electrostatic induction electrode (Japanese Patent Laid-Open No. 56-6716
No. 3).

又、他の例としては、インクに印加する熱エネルギによ
りインクの飛翔をコントロールする熱制御タイプ、具体
的には、上記電界1110タイプと同様に一対の基板か
らスリット状のインク吐出口を形成し、このインク吐出
口に面したインク吐出部の一側に画素密度に応じた発熱
抵抗体群が配列されてなる発熱抵抗体アレイを設ける一
方、インク吐出部から記録シート側へ向かう−様な静電
界を形成すべくインクに対して静電エネルギを印加する
静電エネルギ印加手段を設け、発熱抵抗体7レイによっ
て画像情報に応じた熱エネルギをインクの各単位領域に
印加すると共に、静電エネルギ印加手段からの所定の静
電誘引力によって加熱されたインクの各単位領域を画像
パターンに応じて記録シート側へ飛翔させる様にしたち
のく特開昭62−225388号)が既に知られている
Another example is a thermal control type in which the flight of ink is controlled by thermal energy applied to the ink; specifically, a slit-shaped ink ejection port is formed from a pair of substrates, similar to the electric field 1110 type described above. A heating resistor array consisting of a group of heating resistors arranged according to the pixel density is provided on one side of the ink jetting portion facing the ink jetting port, while a static resistor array consisting of a group of heating resistors arranged according to the pixel density is provided. An electrostatic energy applying means is provided to apply electrostatic energy to the ink to form an electric field, and heat energy is applied to each unit area of the ink according to image information by the heating resistor 7 lay, and the electrostatic energy is applied to each unit area of the ink. Japanese Patent Laid-Open No. 62-225388) is already known in which each unit area of ink heated by a predetermined electrostatic attraction force from an applying means is caused to fly toward the recording sheet side according to an image pattern. .

[発明が解決しようとする課題] ところで、このようなスリットジェット方式のインクジ
ェット記録ヘッドにおいて、静電エネルギによるインク
飛翔の原理を更に詳述すると、記録ヘッドのインク吐出
部と静N誘導用電極との間に形成される静電界がインク
吐出口のインク自由表面に誘導電荷を生じさせ、この誘
導電荷と静電界の積で与えられる静11fi引力(クー
ロン力)によって吐出部に保持されたインクが吐出口か
ら隆起し、記録シートに向かって飛翔するといえる。
[Problems to be Solved by the Invention] By the way, to explain in more detail the principle of ink flying by electrostatic energy in such a slit-jet type inkjet recording head, the ink ejection part of the recording head and the static N induction electrode The electrostatic field formed during this process generates an induced charge on the ink free surface of the ink ejection port, and the ink held in the ejection portion is It can be said that it rises from the ejection port and flies toward the recording sheet.

そのため、当該ヘッドにおける画像記録特性を一定化す
るには、上記静電界を一定の強度で形成する以外に自由
表面に生じる1lli荷量を一定に保持することも必要
である。しかし、発生する誘導電荷(至)はインク自由
表面の形状により左右されるため、インク自由表面を常
に一定の形状に保持することが画像記録特性の安定化に
重要である。
Therefore, in order to make the image recording characteristics of the head constant, in addition to forming the electrostatic field with a constant intensity, it is also necessary to keep the 1lli charge generated on the free surface constant. However, the generated induced charge depends on the shape of the ink free surface, so it is important to always maintain the ink free surface in a constant shape for stabilizing image recording characteristics.

従来、この目的のためには、インク室及びインク吐出部
におけるインク圧力を一定に保つという観点から、精密
に制御されたポンプを用いて一定の供給圧力でインクを
インク室に供給したり、あるいは静圧を一定にするため
に高さを正確に制御したインクタンクをインク室に連結
するする等の方法が採用されている。
Conventionally, for this purpose, ink was supplied to the ink chamber at a constant supply pressure using a precisely controlled pump, or In order to keep the static pressure constant, methods such as connecting an ink tank with an accurately controlled height to the ink chamber have been adopted.

しかし、いずれの方法においても、インク吐出部におけ
るインク保持が不安定であり、印字速度が高速化して吐
出部における圧力変動が大きくなると、インクが吐出口
から流出し易いといった欠点を有すると共に、装置構成
の複雑化を伴うものであり、信頼性、生産効率等の面か
ら満足のいく方法ではなかった。
However, in either method, ink retention in the ink ejection section is unstable, and when the printing speed increases and pressure fluctuations in the ejection section become large, the ink tends to flow out from the ejection port. This method was accompanied by a complicated configuration and was not satisfactory in terms of reliability, production efficiency, etc.

又、特に、熱1i1J Ijtlタイプのスリットジェ
ット方式においては、熱エネルギを印加してインクを低
粘度化することによって記録画素に対応したインク制御
を可能としており、熱エネルギが印加されないインク領
域ではインク粘度が高いものとなっている。そのため、
インク飛翔後の当該ψ位領域に新たなインクが補充され
るまでにはある程度の時間を要している。又、インク飛
翔に伴う流体運動は、熱エネルギの印加されていない隣
接単位領域の高粘度インクにも伝播するため、隣接単位
領域のインク保持が飛翔動作前の初期状態に復帰するの
にも時間がかかる。それ故、熱制御タイプのスリットジ
ェット方式においては、高粘度インクの流動性に起因し
て、印字速度を極端に遅くせざるを得ないという問題点
が生じている。
In addition, in particular, in the thermal type slit jet method, by applying thermal energy to lower the viscosity of the ink, it is possible to control the ink corresponding to the recording pixels, and in the ink area where thermal energy is not applied, the ink is It has a high viscosity. Therefore,
After the ink flies, it takes a certain amount of time for new ink to be replenished into the ψ position region. In addition, since the fluid motion accompanying the ink flying propagates to the high viscosity ink in the adjacent unit area to which no thermal energy is applied, it takes time for the ink retention in the adjacent unit area to return to the initial state before the flying operation. It takes. Therefore, in the heat-controlled slit jet method, a problem arises in that the printing speed has to be extremely slow due to the fluidity of the high viscosity ink.

本発明はこのような問題点に鑑み成されたものであり、
その目的とするところは、簡易な構成でインク吐出口に
おけるインク自由表面形状を一定に保持可能であり、且
つ、信頼性の高いスリットジェット方式のインクジェッ
ト記録ヘッドを提供することにある。
The present invention has been made in view of these problems,
The purpose is to provide a highly reliable slit-jet type inkjet recording head that can maintain a constant shape of the ink free surface at the ink ejection port with a simple configuration.

又、他の目的は、高粘度インクを使用する熱制御タイプ
のスリットジェット方式において、印字速度を高速化可
能なインクジェット記録ヘッドを提供することにある。
Another object of the present invention is to provide an inkjet recording head capable of increasing printing speed in a thermally controlled slitjet system using high viscosity ink.

[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するために、本発明のインクジェット記
録ヘッドは、相対向する一対の基板によりインク室とこ
れに連続するスリット状のインク吐出口とが形成された
ヘッド本体と、上記インク吐出口に面するインク吐出部
に保持されたインクの各単位領域に対し画像情報に応じ
た少なくとも静電エネルギを含むエネルギ信号を印加す
るエネルギ印加手段とを備えてなり、上記インク吐出部
に磁界を形成する磁界発生手段を上記基板に設けると共
に、上記インク室及びインク吐出部に磁性インクを充填
して使用することを特徴とするものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, an inkjet recording head of the present invention has an ink chamber and a slit-shaped ink ejection opening continuous with the ink chamber formed by a pair of substrates facing each other. comprising a head main body and an energy applying means for applying an energy signal including at least electrostatic energy according to image information to each unit area of ink held in the ink ejection part facing the ink ejection port, The present invention is characterized in that a magnetic field generating means for forming a magnetic field in the ink discharge section is provided on the substrate, and the ink chamber and the ink discharge section are filled with magnetic ink.

この様な技術的手段において、上記ヘッド本体としては
、インク室とこれに連続するスリット状のインク吐出口
を有するものであればヘッド本体の構成部材やインク室
の形状等適宜設計変更して差支えない。
In such technical means, as long as the head body has an ink chamber and a slit-shaped ink discharge port continuous to the ink chamber, the design of the constituent members of the head body and the shape of the ink chamber may be changed as appropriate. do not have.

また、上記エネルギ印加手段としては記録ヘッドのタイ
プに応じて適宜選定して差支えなく、例λば熱制御タイ
プであれば、熱エネルギ印加手段と静電エネルギ印加手
段とを組合せたものになり、この場合、熱エネルギ印加
手段としては、画素密度に応じて複数の発熱抵抗体が配
されてなる発熱抵抗体アレイを用いて間接的にインクを
加熱する様にしてもよいし、輻射線を加熱源として画素
密度毎にインクを加熱する様にしてもよいし、所定の抵
抗率を持つインク自体を直接通電加熱して加熱する等適
宜選択して差支えなく、一方、上記静電エネルギ印加手
段についても熱エネルギ印加手段で加熱され低粘度化し
たインクの単位領域を記録シート側へ飛翔させる程度の
静電誘引力を−様に生じさせるものであれば適宜設計変
更して差支えない。また、電界制御タイプについては、
インク吐出部のうち画素密度に対応したインクの単位領
域を画像情報に応じて選択的に飛翔させることができる
ものであれば、インク吐出部に画素密度に応じて制御電
極を配設し、各電極を介して対応するインクの単位領域
に画像情報に応じた静電エネルギを印加するもの等適宜
設計変更して差支えない。
Further, the energy applying means may be appropriately selected depending on the type of recording head, for example, if it is a thermal control type, it will be a combination of a thermal energy applying means and an electrostatic energy applying means, In this case, as a thermal energy application means, the ink may be indirectly heated using a heat generating resistor array in which a plurality of heat generating resistors are arranged according to the pixel density, or the ink may be heated indirectly using radiation. As a source, the ink may be heated for each pixel density, or the ink itself having a predetermined resistivity may be heated by direct energization.On the other hand, regarding the electrostatic energy applying means, The design may be changed as appropriate as long as it generates an electrostatic attraction force to the extent that the unit area of the ink, which has been heated by the thermal energy applying means and whose viscosity has been reduced, flies toward the recording sheet side. Regarding electric field control type,
If the ink ejection section is capable of selectively ejecting unit areas of ink corresponding to the pixel density according to image information, control electrodes are arranged in the ink ejection section according to the pixel density, and each The design may be changed as appropriate, such as applying electrostatic energy according to image information to a corresponding unit area of ink via an electrode.

更に、上記磁界発生手段としては、ヘッド本体長尺方向
に−様な磁界をインク吐出部に形成し、この吐出部に保
持される磁性インクに対し磁気的作用力を及ぼす6ので
あれば、永久磁石、電磁石、あるいはこの両者によるも
の等その構成を適宜設計変更して差支えない。又、基板
への配設態様としても、一方の基板にのみ設ける、ある
いは両方の基板に設ける等、磁界の強度等に応じて適宜
設計変更可能である。
Furthermore, if the magnetic field generating means is to form a -like magnetic field in the longitudinal direction of the head main body in the ink ejecting section and exert a magnetic force on the magnetic ink held in the ejecting section, it is possible to create a permanent magnetic field. The structure may be modified as appropriate, such as by magnets, electromagnets, or both. Furthermore, the arrangement on the substrates can be changed as appropriate depending on the strength of the magnetic field, such as providing it only on one substrate or providing it on both substrates.

更に、使用する磁性インクとしては、上記磁界発生手段
が形成する磁界の強度との関連において、飽和磁化の値
を適宜選定して差支えない。但し、余りに大きな磁気的
作用力がインクに働く場合、インクの飛翔が阻害される
こともあるので、その選定には注意が必要である。
Furthermore, the saturation magnetization value of the magnetic ink used may be appropriately selected in relation to the strength of the magnetic field generated by the magnetic field generating means. However, if an excessively large magnetic force is applied to the ink, the flight of the ink may be inhibited, so care must be taken in selecting the ink.

[作用] 本願発明者はインク吐出部に磁界を形成する磁界発生手
段の基板への配設態様として、第5図に示す三通りの磁
石配置を案出したので、これらの図を基に本発明の詳細
な説明する。
[Function] The inventor of the present invention has devised three magnet arrangements as shown in Fig. 5 as a manner of arranging the magnetic field generating means for forming a magnetic field in the ink discharge portion on the substrate. Detailed description of the invention.

第5図(a)は一対の磁石a、bをヘッド本体の一方の
基板Cに配設した例を示している。この場合、両磁石a
、bは互いに異なる磁極を基板C側に向けて配設されて
おり、これによって回内に破線で示すところの磁力線を
有する磁界がインク吐出部dに形成される。そのため、
インク吐出部d保持される磁性インクには、一対の磁石
a、bの中央部Pへ向かう力f1 、f2が作用する。
FIG. 5(a) shows an example in which a pair of magnets a and b are arranged on one substrate C of the head body. In this case, both magnets a
, b are arranged with mutually different magnetic poles facing the substrate C side, and thereby a magnetic field having lines of magnetic force as shown by broken lines is formed in the ink discharge portion d. Therefore,
Forces f1 and f2 directed toward the center P of the pair of magnets a and b act on the magnetic ink held in the ink discharge portion d.

又、ヘッド本体の長尺方向(紙面垂直方向)について−
様にfl 、f2が生じている結果、磁界内では磁性イ
ンクに対してヘッド長尺方向に沿った移動を規制する力
f3が作用していると見做すことができる。
Also, regarding the longitudinal direction of the head body (direction perpendicular to the page) -
As a result of the occurrence of fl and f2, it can be considered that a force f3 is acting on the magnetic ink within the magnetic field to restrict movement along the longitudinal direction of the head.

又、第5図(b)は異なる磁極が相対向するよう一対の
磁石a、bを夫々の基板c、eに配設したものである。
Further, in FIG. 5(b), a pair of magnets a and b are arranged on respective substrates c and e so that different magnetic poles face each other.

この場合、インク吐出部dには基板eから基板C向かう
磁力線を有する磁界が形成され、やはり、インク吐出部
dに保持された磁性インクにはfl、f2、f3が作用
している。
In this case, a magnetic field having magnetic lines of force directed from the substrate e toward the substrate C is formed in the ink discharge portion d, and fl, f2, and f3 act on the magnetic ink held in the ink discharge portion d.

更に、第5図(C)は−個の磁石aを一方の基板Cに配
設した例を示すものである。この場合、磁界は磁石aの
両側で対称に形成され、磁性インクに対してはfl、f
2、f3以外にP′点に向かう力も作用している。
Further, FIG. 5(C) shows an example in which - number of magnets a are arranged on one substrate C. In this case, the magnetic field is formed symmetrically on both sides of magnet a, and for magnetic ink fl, f
2. In addition to f3, a force directed toward point P' is also acting.

そして、これらの力f1、f2、f3は、fl :イン
ク吐出口近傍に保持されたインクをインク室方向に引戻
す力(以下、インク保持力)として働き、インク吐出口
からのインクの流出を防止する、 f2 :インク室近傍に保持されたインクをインク吐出
部に吸引する力(以下、インク供給力)として動き、イ
ンクの供給性を向上する、f3 :インクをヘッド本体
長尺方向に沿って一様に分布させる力(以下、インク等
分布力)として働き、インク飛翔後におけるインク保持
状態の復元性を向上する、 といった作用を生じる。
These forces f1, f2, and f3 act as forces (hereinafter referred to as ink retention force) to pull back the ink held near the ink discharge port toward the ink chamber, and prevent the ink from flowing out from the ink discharge port. prevent, f2: act as a force (hereinafter referred to as ink supply force) to suck ink held in the vicinity of the ink chamber to the ink ejection section and improve ink supply performance, f3: move ink along the longitudinal direction of the head body. This acts as a force for uniformly distributing the ink (hereinafter referred to as an ink distribution force), and improves the ability to restore the ink retention state after the ink flies.

その結果、インク吐出部における耐圧力変動性が向上す
ると共に、インク飛翔動作後のインク保持が飛翔動作前
の初期状態に復帰するまで時間が短縮化される。
As a result, the withstand pressure fluctuation in the ink ejecting section is improved, and the time required for the ink retention after the ink flying operation to return to the initial state before the flying operation is shortened.

[実施例] 以下、添附図面に基づいて本発明のインクジェット記録
ヘッドを詳細に説明する。
[Example] Hereinafter, the inkjet recording head of the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings.

本実施例は熱制御タイプのインクジェット記録ヘッドに
本発明を適用したものであり、第1図及び第2図に示す
ように、スリット状のインク吐出口15及びインク室1
1を有するヘッド本体1と、ヘッド本体1のインク吐出
部16に保持されるインク2に対して熱エネルギを印加
する熱エネルギ印加手段3と、インク吐出部と記録シー
ト4との間に所定の静電界を形成せしめる静電エネルギ
印加手段5とで構成されている。
In this embodiment, the present invention is applied to a thermally controlled inkjet recording head, and as shown in FIGS. 1 and 2, a slit-shaped ink discharge port 15 and an ink chamber 1
1, a thermal energy applying means 3 for applying thermal energy to the ink 2 held in the ink ejecting section 16 of the head main body 1, and a predetermined gap between the ink ejecting section and the recording sheet 4. The electrostatic energy applying means 5 forms an electrostatic field.

先ず、上記ヘッド本体1は、ガラスからなる厚さ約5a
lの絶縁基板11と、平面性及び蓄熱性確保のためにグ
レーズ層(SiO2)を積層したアルミナセラミックス
からなる厚さ約0.35Mの発熱抵抗体基板12でもっ
て構成されている。上記絶縁基板11の壁面にはサンド
ブラスト法により深さ約1騎の凹部14が形成されてい
る一方、上記発熱抵抗体基板12には、その先端側を除
き外周縁に沿ってポリエステルフィルム製のコ字状スペ
ーサ(図示せず)が配設されており、これら絶縁基板1
1と発熱抵抗体基板12とが上記スペーサを介して接着
され、スリット状のインク吐出口15とインク吐出部1
6、及びこれらに連続するインク室17を確保している
。そして、このように構成されたヘッド本体1は、発熱
抵抗体基板12を厚さ5InMのアルミニウム製基台6
に接着することにより保持されている。尚、本実施例に
おいて、インク吐出部16のスリット幅は50μm、イ
ンク吐出口15からインク室に至るインク吐出部16の
深さを1M、ヘッド本体1の長さ(紙面垂直方向)を2
20m、インク吐出口15の長さを210mとした。
First, the head body 1 is made of glass and has a thickness of about 5 mm.
The heating resistor substrate 12 has a thickness of about 0.35M and is made of alumina ceramics on which a glaze layer (SiO2) is laminated to ensure flatness and heat storage. A concave portion 14 with a depth of approximately one inch is formed on the wall surface of the insulating substrate 11 by sandblasting, while a polyester film coating is formed on the heating resistor substrate 12 along the outer periphery except for the tip side. A letter-shaped spacer (not shown) is provided, and these insulating substrates 1
1 and the heating resistor substrate 12 are bonded together via the spacer, and the slit-shaped ink discharge port 15 and the ink discharge portion 1 are bonded to each other through the spacer.
6, and an ink chamber 17 continuous thereto. The head main body 1 configured in this way has a heating resistor substrate 12 mounted on an aluminum base 6 having a thickness of 5 InM.
It is held in place by gluing it to. In this embodiment, the slit width of the ink ejection part 16 is 50 μm, the depth of the ink ejection part 16 from the ink ejection port 15 to the ink chamber is 1M, and the length of the head main body 1 (in the direction perpendicular to the plane of the paper) is 2M.
The length of the ink discharge port 15 was 210 m.

又、このように構成されたヘッド本体1にはそのインク
吐出部16に対応して、第3図に示すような一対のフェ
ライト磁石からなる磁界発生手段7が配設されている。
Further, in the head main body 1 constructed in this manner, a magnetic field generating means 7 consisting of a pair of ferrite magnets as shown in FIG. 3 is disposed corresponding to the ink ejecting section 16 thereof.

第一の磁石11は、11極幅【1−1閾、厚さul=5
mIRx長さ(紙面垂直方向)220Mの薄板形状であ
り、S極が発熱抵抗体基板12の、裏面に接するよう基
台の先端面に接着されている。
The first magnet 11 has 11 pole width [1-1 threshold, thickness ul=5
It has a thin plate shape with mIRx length (perpendicular to the plane of the paper) of 220M, and is bonded to the tip end surface of the base so that the S pole is in contact with the back surface of the heating resistor substrate 12.

このとき、インク吐出部16に面した発熱抵抗体基板1
2表面での磁束密度は200ガウス(対向磁石無し)で
あった。又、第二の磁石72は、磁極幅t2=20#I
#l、厚さu2=5M1長さは第一の磁石71と同様2
20mmの棒形状であり、N極が絶縁基板11に接する
よう当該基板11に接着されている。そして、その磁束
密度はインク吐出部16に面した絶縁基板11表面にお
いて10ガウス(対向磁石無し)であった。
At this time, the heating resistor substrate 1 facing the ink discharge section 16
The magnetic flux density on the two surfaces was 200 Gauss (no opposing magnet). Moreover, the second magnet 72 has a magnetic pole width t2=20#I
#l, thickness u2 = 5M1 length is 2, same as first magnet 71
It has a rod shape of 20 mm, and is bonded to the insulating substrate 11 so that the N pole is in contact with the insulating substrate 11. The magnetic flux density was 10 Gauss on the surface of the insulating substrate 11 facing the ink discharge section 16 (no opposing magnet).

一方、上記熱エネルギ印加手段3は、反応性スパッタリ
ング法により着膜し、フォトリソエツチング法により形
成して画素密度(例えば8ドツト/履)毎に約300人
厚のTa2N薄膜よりなる発熱抵抗体31を配列してな
る発熱体アレイで構成され、各発熱抵抗体31はインク
吐出部16の一側面間口縁に而して配設されており、各
発熱抵抗体31には夫々、N 1−Cr約500人、A
L+約1μmを順次連続的に一様蒸着し、これをフォト
リソエッヂレグ法により形成した一対の通電用電極32
が接続されている。そして、上記各通電用電極32間に
は画像制御信号に応じて開閉動作するスイッチング素子
33が接続されている。尚、符号34は高周波スパッタ
リング法により形成されて上記発熱抵抗体31及び各通
電用電極32を絶縁被覆する2μm厚み程度のS i 
02等の絶縁層、35は各発熱抵抗体31への通電用電
源である。
On the other hand, the thermal energy applying means 3 includes a heating resistor 31 made of a Ta2N thin film with a thickness of about 300 mm for each pixel density (for example, 8 dots/layer), which is deposited by reactive sputtering and formed by photolithography. Each heating resistor 31 is arranged along the edge of one side of the ink ejecting section 16, and each heating resistor 31 has a N 1-Cr Approximately 500 people, A
A pair of current-carrying electrodes 32 are formed by sequentially and continuously uniformly depositing L + about 1 μm, and by photolithography edge leg method.
is connected. A switching element 33 that opens and closes in response to an image control signal is connected between each of the current-carrying electrodes 32. Incidentally, reference numeral 34 denotes an Si film having a thickness of approximately 2 μm, which is formed by high-frequency sputtering and insulatingly covers the heating resistor 31 and each current-carrying electrode 32.
Insulating layers such as 02 and 35 are power sources for supplying current to each heating resistor 31.

また、上記静電エネルギ印加手段5は、第1図及び第2
図に示すように絶縁層34上に、Crを約500人、C
uを約10000人、及びCrを約500大願次蒸着し
て形成されたヘッド側電極51と、上記インク吐出口1
5から適宜離れて配置されたロール状の静電誘導用電極
52と、ヘッド側電極51及び静N誘導用電極52間に
介装されてインク吐出部16から静電誘導用電極52側
へ向かう静電界を形成する静電誘導用電源53とで構成
されている。尚、上記ヘッド側電極51はアースされて
いる。
Further, the electrostatic energy applying means 5 is shown in FIGS. 1 and 2.
As shown in the figure, on the insulating layer 34, approximately 500 Cr and C
A head side electrode 51 formed by depositing about 10,000 U and about 500 Cr, and the ink ejection port 1.
A roll-shaped electrostatic induction electrode 52 arranged at an appropriate distance from the ink discharge part 16 is interposed between the head side electrode 51 and the static N induction electrode 52, and is directed from the ink ejection part 16 to the electrostatic induction electrode 52 side. The electrostatic induction power source 53 forms an electrostatic field. Note that the head side electrode 51 is grounded.

又、上記インク室17及びインク吐出部16に収容され
るインク2としては、室温く20℃)で粘度320CP
S 、飽和磁化305ガウスの磁性インク(タイホーエ
業株式会社製 フェリコロイドLS−40)を使用した
The ink 2 accommodated in the ink chamber 17 and the ink discharge section 16 has a viscosity of 320CP at room temperature (20°C).
A magnetic ink with a saturation magnetization of 305 Gauss (Ferricolloid LS-40, manufactured by Taihohe Gyo Co., Ltd.) was used.

以上のように構成される本実施例のインクジェット記録
ヘッドにおいて、その印字動作は従来と同様、すなわち
、画像情報に応じた駆動パルスを発熱抵抗体31に印加
して対応するインク単位領域を加熱すると共に、上記駆
動パルスの印加タイミングに同期した静電制御パルスを
静電誘導用電極52に印加してヘッド側電極51と静電
誘導用型[i52との間に静電界を形成することにより
、スリット状インク吐出部16の全長にわたって保持さ
れたインク2を記録画素に対応したインク単位額1tf
ijに飛翔させて行われる。
In the inkjet recording head of this embodiment configured as described above, the printing operation is the same as the conventional one, that is, a drive pulse corresponding to image information is applied to the heating resistor 31 to heat the corresponding ink unit area. At the same time, an electrostatic control pulse synchronized with the application timing of the drive pulse is applied to the electrostatic induction electrode 52 to form an electrostatic field between the head side electrode 51 and the electrostatic induction mold [i52]. The ink unit amount 1tf corresponding to the recording pixel of the ink 2 held over the entire length of the slit-shaped ink ejection section 16
It is performed by making the ij fly.

このとき、本実施例によれば、磁界発生手段7により形
成された磁界がインク吐出部16に保持された磁性イン
ク2に対して、インク室17方向へのインク保持力、イ
ンク吐出口15方向へのインク供給力及びヘッド本体1
長尺方向に沿ったインク等分布力を作用させており、イ
ンク吐出部16におけるインク保持状態の安定化が図ら
れている。
At this time, according to this embodiment, the magnetic field generated by the magnetic field generating means 7 exerts an ink holding force on the magnetic ink 2 held in the ink ejection portion 16 in the direction of the ink chamber 17 and in the direction of the ink ejection port 15. Ink supply power to and head body 1
A force for uniformly distributing the ink along the longitudinal direction is applied to stabilize the state of ink retention in the ink discharge section 16.

次に、本実施例の有効性について、本願発明者が実験し
たところの結果について報告する。
Next, regarding the effectiveness of this example, the results of experiments conducted by the inventor of the present application will be reported.

この実験においては、比較例として、本実施例と同様の
ヘッド構造を有するが磁界発生手段1を設けていない記
録ヘッドを用意し、鉱物油ベースにC/B顔料を分散し
た非磁性インクをそのインク室17に充填した。そして
、本実施例及び比較例の両者夫々について、インク室1
7へのインク供給にポンプを使用した場合及び使用しな
い場合の実験を行い、以下の各項目についてその実験結
果を比較した。
In this experiment, as a comparative example, a recording head having the same head structure as the present example but without the magnetic field generating means 1 was prepared, and a non-magnetic ink containing C/B pigment dispersed in a mineral oil base was used. The ink chamber 17 was filled. For both the present example and the comparative example, the ink chamber 1
Experiments were conducted when a pump was used and when it was not used to supply ink to No. 7, and the experimental results were compared for each of the following items.

尚、ポンプ使用の場合は、低脈動バイモルフポンプ〈三
鈴エリー社製)をインク室17に接続して実験を行い、
50H2の交流印加電圧を調整してインク2が吐出口1
5から流出する供給圧力から一10mtnH○± IJ
IIIH20に供給圧力を設定した。
In addition, when using a pump, conduct the experiment by connecting a low pulsation bimorph pump (manufactured by Misuzu Erie Co., Ltd.) to the ink chamber 17.
By adjusting the AC applied voltage of 50H2, the ink 2 is sent to the ejection port 1.
-10 mtnH○± IJ from the supply pressure flowing out from 5
Feed pressure was set at IIIH20.

又、ポンプ未使用の場合は、インクタンク8をインク室
11に接続し、このインクタンク8の高さ調整によりイ
ンク室内のインク圧力を調整した(第4図参照)。
When the pump was not used, the ink tank 8 was connected to the ink chamber 11, and the ink pressure in the ink chamber was adjusted by adjusting the height of the ink tank 8 (see FIG. 4).

実験項目 ■印字可能な最高周波数 fIIla×■印字周波数f
をf > f maxとした場合の印字状態 ■単位領域のインク飛翔に要する印字エネルギE■非動
作時のインク保持状態からインク流出に至るまでのイン
ク圧力の変動値p ■各記録画素におけるインクドツト径の均一性d又、比
較例の記録ヘッドに磁性インクを使用した場合について
も実験を行い、本実施例の実験結果と比較した。
Experimental item ■ Maximum printable frequency f IIla × ■ Print frequency f
Printing condition when f > f max■Printing energy E required for ink flying in a unit area■Change value p of ink pressure from ink retention state to ink outflow during non-operation ■Ink dot diameter at each recording pixel Uniformity d Also, experiments were conducted for the case where magnetic ink was used in the recording head of the comparative example, and the results were compared with the experimental results of the present example.

次頁に実験結果をまとめた表を示す。A table summarizing the experimental results is shown on the next page.

この実験結果によれば、比較例の記録ヘッドがポンプを
接続している場合でも、印字可能な最高周波数f wa
x = 15011zを超えるとインク流出によって印
字不能に陥ったのに対し、本実施例のインクジェット記
録ヘッドは、ポンプの有無にかかわらず、印字可能な最
高周波数fIlax、すなわち最高印字速度が比較例に
対して2倍以上となっている。これは、磁界によるイン
ク保持力が高速印字時におけるインク吐出部16の圧力
変動に抗してインク流出を防止する一方、磁界によるイ
ンク供給力がインク吐出部16に対するインク供給速度
を促進しているためと推測され、本実施例の有効性が確
認された。又、ポンプの有無にかかわらず同様の実験結
果を得られたことから、本実施例の記録ヘッドにおいて
は、ポンプを排してより簡易な構成を採用し得ることが
判明した。
According to this experimental result, even when the recording head of the comparative example is connected to a pump, the maximum printable frequency f wa
When x = 15011z was exceeded, printing became impossible due to ink leakage, whereas in the inkjet recording head of this example, the maximum printable frequency fIlax, that is, the maximum printing speed, was higher than that of the comparative example, regardless of the presence or absence of a pump. This has more than doubled. This is because the ink holding force caused by the magnetic field prevents ink from flowing out against pressure fluctuations in the ink ejection section 16 during high-speed printing, while the ink supply force caused by the magnetic field accelerates the ink supply speed to the ink ejection section 16. It is presumed that this is because of this, and the effectiveness of this example was confirmed. Furthermore, since similar experimental results were obtained regardless of whether a pump was used or not, it was found that the recording head of this example could eliminate the pump and adopt a simpler configuration.

又、本実施例ではインク流出に至るまでの圧力変動la
pが比較例の約4倍となっており、この点においても磁
界によるインク保持力の有効性を確認することができた
In addition, in this embodiment, the pressure fluctuation la until the ink flows out is
p was about 4 times that of the comparative example, and in this respect as well, the effectiveness of the ink retention force by the magnetic field could be confirmed.

更に、各記録画素毎のインクドツトの均一性、すなわち
ドツト径のバラつきにおいて、本実施例の配録ヘッドは
比較例の半分以下となっている。
Furthermore, the uniformity of ink dots for each recording pixel, that is, the variation in dot diameter, in the recording head of this embodiment is less than half that of the comparative example.

これは、インク吐出部16の長尺方向に沿って作用して
いるインク等分布力が、当該方向へのインク流動を規制
して各単位領域におけるインク飛翔量を均一化している
ためと推測される。
This is presumed to be because the ink distribution force acting along the longitudinal direction of the ink ejection section 16 regulates the ink flow in that direction and equalizes the amount of ink flying in each unit area. Ru.

尚、本実施例におけるインクドツト径が比較例のインク
ドツト径よりも小径なのは、インク吐出部の長尺方向へ
のインク流動が上記インク等分布力により規制されてい
るためと考えられる。又、印字エネルギが大きいことも
、磁界によるインク保持力に抗してインクを飛翔させる
ためと考えられる。
The reason why the ink dot diameter in this example is smaller than the ink dot diameter in the comparative example is considered to be because the ink flow in the longitudinal direction of the ink ejection portion is regulated by the ink uniform distribution force. It is also believed that the reason why the printing energy is large is because the ink is ejected against the ink retention force due to the magnetic field.

このように、本実施例のインクジェット記録ヘッドでは
、ヘッド本体1に配設された磁界発生手段7で磁性イン
ク2に磁力を作用させることにより、インク吐出部16
におけるインク保持が安定化し、その分、簡易な構成で
印字速度の向上及びインクドツトの均一化を図られてい
る。
In this way, in the inkjet recording head of this embodiment, the magnetic field generating means 7 disposed in the head body 1 applies a magnetic force to the magnetic ink 2, so that the ink ejection portion 16
The ink retention in the printer is stabilized, and the printing speed is improved and the ink dots are made uniform with a simple structure.

[発明の効果] 以上説明してきたように、本発明のインクジェット記録
ヘッドによれば、インク吐出部に形成された磁界により
、磁性インクをインク吐出部内で強固に保持することが
でき、インク圧力の変動に伴うインク流出の限界を高め
ることが可能となる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the inkjet recording head of the present invention, magnetic ink can be firmly held within the ink ejection section by the magnetic field formed in the ink ejection section, and the ink pressure can be reduced. It becomes possible to increase the limit of ink outflow due to fluctuations.

又、インク供給が促進されると共にヘッド本体長尺方向
に沿ったインク流動が規制されることにより、インク吐
出部におけるインク保持状態の復元性が向上するので、
印字速度の向上を図ることが可能となる。
In addition, the ink supply is promoted and the ink flow along the longitudinal direction of the head body is regulated, thereby improving the resiliency of the ink retention state in the ink ejection section.
It becomes possible to improve printing speed.

更に、ヘッド本体長尺方向に沿ったインク流動が規制さ
れることにより、各インク単位領域から飛翔するインク
mが均一化するので、形成されるインクドツト径の揃っ
た良好な記録画像を得ることが可能となる。
Furthermore, by regulating the flow of ink along the longitudinal direction of the head body, the ink m flying from each ink unit area becomes uniform, so it is possible to obtain a good recorded image with uniform ink dot diameters. It becomes possible.

更に、インク室内の圧力制御を精密に行う必要がなくな
るので、装置構成が簡易化し、より生産性の向上したイ
ンクジェット記録ヘッドを得ることが可能となる。
Furthermore, since it is no longer necessary to precisely control the pressure inside the ink chamber, the apparatus configuration is simplified and it becomes possible to obtain an inkjet recording head with improved productivity.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明におけるインクジェット記録ヘッドの第
一実施例の概略を示す斜視図(一部切欠図)、第2図は
第一実施例に係るインクジェット記録ヘッドの断面図、
第3図は第一実施例に係るインクジェット記録ヘッドの
要部を示す拡大断面図、第4図はポンプを使用しない比
較例の概略を示す断面図、第5図(aHb)(c)は夫
々本発明の磁界発生手段の構成例を示す概略図である。 [符号説明1 1:ヘッド本体   2:磁性インク 3:熱エネルギ印加手段 4:記録シート 5:静電エネルギ印加手段 7:磁界発生手段 15:インク吐出口  16:インク吐出部17:イン
ク室
FIG. 1 is a perspective view (partially cut away) schematically showing a first embodiment of an inkjet recording head according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional view of the inkjet recording head according to the first embodiment.
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing the main parts of the inkjet recording head according to the first embodiment, FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a comparative example that does not use a pump, and FIGS. 5 (aHb) and (c) are respectively It is a schematic diagram showing an example of composition of a magnetic field generation means of the present invention. [Description of symbols 1 1: Head main body 2: Magnetic ink 3: Thermal energy application means 4: Recording sheet 5: Electrostatic energy application means 7: Magnetic field generation means 15: Ink discharge port 16: Ink discharge section 17: Ink chamber

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 相対向する一対の基板によりインク室とこれに連続する
スリット状のインク吐出口とが形成されたヘッド本体と
、上記インク吐出口に面するインク吐出部に保持された
インクの各単位領域に対し画像情報に応じた少なくとも
静電エネルギを含むエネルギ信号を印加するエネルギ印
加手段とを備えたインクジェット記録ヘッドにおいて、
上記インク吐出部に磁界を形成する磁界発生手段を上記
基板に設けると共に、上記インク室及びインク吐出部に
磁性インクを充填して使用することを特徴とするインク
ジェット記録ヘッド。
A head main body in which an ink chamber and a slit-shaped ink discharge port continuous with the ink chamber are formed by a pair of opposing substrates, and each unit area of ink held in the ink discharge portion facing the ink discharge port. An inkjet recording head comprising an energy applying means for applying an energy signal including at least electrostatic energy according to image information,
An inkjet recording head characterized in that a magnetic field generating means for forming a magnetic field in the ink discharge section is provided on the substrate, and the ink chamber and the ink discharge section are filled with magnetic ink.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015151971A1 (en) * 2014-03-31 2015-10-08 ナガセテクノエンジニアリング株式会社 Electrostatic coating apparatus and electrostatic coating method

Cited By (2)

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