JPH03297655A - Ink flying recording method and its device - Google Patents

Ink flying recording method and its device

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Publication number
JPH03297655A
JPH03297655A JP10010690A JP10010690A JPH03297655A JP H03297655 A JPH03297655 A JP H03297655A JP 10010690 A JP10010690 A JP 10010690A JP 10010690 A JP10010690 A JP 10010690A JP H03297655 A JPH03297655 A JP H03297655A
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JP
Japan
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ink
recording
flying
liquid surface
head
Prior art date
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Pending
Application number
JP10010690A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takuro Sekiya
卓朗 関谷
Masanori Horiie
正紀 堀家
Takashi Kimura
隆 木村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP10010690A priority Critical patent/JPH03297655A/en
Publication of JPH03297655A publication Critical patent/JPH03297655A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain stabilized ink flying by enabling high quality printing to be performed under a state without dripping of an ink drop by a method wherein ink is made to fly upward from an ink liquid surface, and the flying ink is made to stick onto a recording part of a material to be recorded positioned above from the ink liquid surface. CONSTITUTION:All areas of a passage are filled by ink 19, and each heater part 9 is also covered by the ink 19. When each heating element layer 14 is electrified individually according to image information, a bubble is generated in ink liquid on the heated heating element layer 14. The ink 19 flies in a direction almost vertical to a surface of a heater part by driving force of this bubble. A recording head 1 is used in a positional relation wherein an ink flying direction is upward below recording paper 22 as a material to be recorded. By arranging the ink liquid surface of the recording head 1 upward thus, dripping of a flying ink drop is not generated, and high quality printing can be carried out. Further, fluctuation in height of the ink liquid surface due to a difference in water head is less, and stabilized ink flying can be obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ノンインパクト記録法の一つであるインク飛
翔記録方法及びその装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording method, which is one of the non-impact recording methods, and an apparatus therefor.

従来の技術 ノンインパクト記録法は、記録時の騒音発生が無視でき
る程度に小さい点で、オフィス用等として注目されてい
る。その内、高速記録可能で、いわゆる普通紙に特別の
定着処理を要せずに記録できる、いわゆるインクジェッ
ト記録法は極めて有力な方法であり、従来から種々の方
式が提案され、又は既に製品化されて実用されている。
The conventional non-impact recording method generates negligible noise during recording, and is attracting attention for use in offices and the like. Among these, the so-called inkjet recording method is an extremely powerful method that enables high-speed recording and can record on so-called plain paper without the need for special fixing processing, and various methods have been proposed or have already been commercialized. It is put into practical use.

このようなインクジェット記録法は、いわゆるインクと
称される記録液体の小滴を飛翔させ、被記録体に付着さ
せて記録を行うもので、記録液体の小滴の発生法及び小
滴の飛翔力向を制御するための制御方法により、幾つか
の方式に大別される。
In this inkjet recording method, recording is performed by ejecting small droplets of a recording liquid called ink and attaching them to a recording medium. There are several types of methods depending on the control method used to control the direction.

第1の方式は、例えば米国特許第3060429号明細
書に開示されているものである。これは、Te1e t
ype方式と称され、記録液体の小滴の発生を静電吸引
的に行い、発生した小滴を記録信号に応じて電界制御し
、被記録体上にこの小滴を選択的に付着させて記録を行
うものである。
The first method is disclosed, for example, in US Pat. No. 3,060,429. This is Te1e t
ype method, in which droplets of recording liquid are generated by electrostatic attraction, and the generated droplets are controlled by an electric field according to the recording signal to selectively adhere the droplets to the recording medium. It is for recording.

より詳細には、ノズルと加速電極間に電界をかけて、−
様に帯電した記録液体の小滴をノズルより吐出させ、吐
出した小滴を記録信号に応じて電気制御可能なように構
成されたxy偏向電極間を飛翔させ、電界の強度変化に
よって選択的に小滴を被記録体上に付着させるものであ
る。
More specifically, by applying an electric field between the nozzle and the accelerating electrode, −
A small droplet of recording liquid electrically charged is ejected from a nozzle, and the ejected droplet is caused to fly between x and y deflection electrodes that are configured to be electrically controllable according to a recording signal, and is selectively deflected by changing the intensity of an electric field. This is to deposit small droplets onto a recording medium.

第2の方式は、例えば米国特許第3596275号明細
書、米国特許第3298030号明細書等に開示されて
いるものである。これは、Sweet方式と称され、連
続振動発生法により帯電量の制御された記録液体の小滴
を発生させ、この帯電量の制御された小滴を、−様電界
がかけられている偏向電極間を飛翔させて、被記録体上
に記録を行わせるものである。
The second method is disclosed in, for example, US Pat. No. 3,596,275 and US Pat. No. 3,298,030. This is called the Sweet method, and uses a continuous vibration generation method to generate recording liquid droplets with a controlled amount of charge. This is to record on a recording medium by flying the recording medium over a distance.

具体的には、ピエゾ振動素子の付設されている記録ヘッ
ドを構成する一部であるノズルのオリフィス(吐出口)
の前に記録信号が印加されるようにした帯電電極を所定
距離離間させて配置し、前記ピエゾ振動素子に一定周波
数の電気信号を印加することでピエゾ振動素子を機械的
に振動させ、オリフィスより記録液体の小滴を吐出させ
る。この時、吐出する小滴には帯電電極により電荷が静
電誘導され、小滴は記録信号に応じた電荷量で帯電され
る。帯電量の制御された小滴は、一定電界3− が−様にかけられている偏向電極間を飛翔する時に、付
加された帯電量に応じて偏向を受け、記録信号を担う小
滴のみが被記録体上に付着することになる。
Specifically, the orifice (discharge port) of a nozzle, which is a part of the recording head to which the piezo vibrating element is attached.
A charged electrode to which a recording signal is applied is placed in front of the orifice at a predetermined distance, and an electric signal of a constant frequency is applied to the piezoelectric vibrating element to mechanically vibrate the piezoelectric vibrating element. A droplet of recording liquid is ejected. At this time, charges are electrostatically induced in the ejected droplet by the charging electrode, and the droplet is charged with an amount of charge corresponding to the recording signal. When the droplet with a controlled amount of charge flies between the deflection electrodes to which a constant electric field 3- is applied, it is deflected according to the amount of charge added, and only the droplet that carries the recording signal is exposed. It will adhere to the recording medium.

第3の方式は、例えば米国特許第3416153号明細
書に開示されているものである。これは、Hertz方
式と称され、ノズルとリング状の帯電電極間に電界をか
け、連続振動発生法によって、記録液体の小滴を発生霧
化させて記録させる方式である。即ち、ノズルと帯電電
極間にかける電界強度を記録信号に応じて変調すること
により小滴の霧化状態を制御し、記録画像の階調性を出
して記録させるものである。
The third method is disclosed, for example, in US Pat. No. 3,416,153. This method is called the Hertz method, and is a method in which an electric field is applied between a nozzle and a ring-shaped charging electrode, and small droplets of recording liquid are generated and atomized by a continuous vibration generation method to perform recording. That is, by modulating the electric field intensity applied between the nozzle and the charged electrode in accordance with the recording signal, the atomization state of the droplets is controlled, and the gradation of the recorded image is produced.

第4の方式は、例えば米国特許第3747120号明細
書に開示されているものである。これは、S temm
e方式と称され、第1〜3の方式とは根本的に原理が異
なるものである。即ち、第1〜3の方式が、何れもノズ
ルより吐出された記録液体の=4− 小滴を、飛翔している途中で電気的に制御し、記録信号
を担った小滴を選択的に被記録体上に付着させて記録を
行わせるのに対し、このS temme方式では、記録
信号に応じて吐出口より記録液体の小滴を吐出飛翔させ
て記録するものである。
The fourth method is disclosed, for example, in US Pat. No. 3,747,120. This is S temm
This method is called the e method, and has a fundamentally different principle from the first to third methods. That is, in each of the first to third methods, the =4- droplets of the recording liquid ejected from the nozzle are electrically controlled while they are flying, and the droplets carrying the recording signal are selectively controlled. In contrast to recording by depositing a recording liquid onto a recording medium, in the STEMME method, recording is performed by ejecting small droplets of recording liquid from an ejection port in response to a recording signal.

つまり、S temme方式は、記録液体を吐出する吐
出口を有する記録ヘッドに付設されているピエゾ振動素
子に、電気的な記録信号を印加してピエゾ振動素子の機
械的振動に変え、この機械的振動に従い吐出口より記録
液体の小滴を吐出飛翔させて被記録体に付着させるもの
である。
In other words, in the STEMME method, an electrical recording signal is applied to a piezoelectric vibrating element attached to a recording head having an ejection port for ejecting recording liquid, and the electrical recording signal is converted into mechanical vibration of the piezoelectric vibrating element. According to the vibration, small droplets of recording liquid are ejected from the ejection port and attached to the recording medium.

これらの4方式は、各々に特長を有するが、同時に、解
決すべき課題点もある。
Each of these four methods has its own advantages, but at the same time there are also problems that need to be solved.

まず、第1〜第3の方式は、記録液体の小滴を発生させ
るための直接的エネルギーが電気的エネルギーであり、
かつ、小滴の偏向制御も電界制御による。よって、第1
の方式は、構成上はシンプルであるが、小滴の発生に高
電圧を要し、かつ、記録ヘッドのマルチノズル化が困難
で高速記録には不向きである。
First, in the first to third methods, the direct energy for generating droplets of recording liquid is electrical energy;
In addition, the deflection control of the droplets is also based on electric field control. Therefore, the first
Although this method is simple in structure, it requires a high voltage to generate droplets, and it is difficult to use a multi-nozzle recording head, making it unsuitable for high-speed recording.

第2の方式は、記録ヘッドのマルチノズル化が可能で高
速記録に向くが、構成上複雑であり、かつ、記録液体の
小滴の電気的制御が高度で困難であり、被記録体上にサ
テライトドツトが生じやすい。
The second method allows the recording head to have multiple nozzles and is suitable for high-speed recording, but it has a complicated structure, and the electrical control of recording liquid droplets is sophisticated and difficult. Satellite dots are likely to occur.

第3の方式は、記録液体の小滴を霧化することにより階
調性に優れた記録が可能ではあるが、他方、霧化状態の
制御が困難である。また、記録画像にカブリが生ずると
か、記録ヘッドのマルチノズル化が困難で高速記録には
不向きであるといった欠点がある。
The third method allows recording with excellent gradation by atomizing small droplets of recording liquid, but on the other hand, it is difficult to control the atomization state. Further, there are drawbacks such as fogging occurring in the recorded image and difficulty in forming a recording head with multiple nozzles, making it unsuitable for high-speed recording.

一方、第4の方式は、比較的多くの利点を持つ。On the other hand, the fourth method has relatively many advantages.

まず、構成がシンプルである。また、オンデマンドで記
録液体をノズルの吐出口より吐出させて記録を行うため
に、第1〜第3の方式のように吐出飛翔する小滴の内、
画像記録に要しなかった小滴を回収する必要がない。ま
た、第1,2の方式のように、導電性の記録液体を使用
する必要はなく、記録液体の物質上の自由度が大きいと
いった利点を持つ。しかし、反面、記録ヘッドの加工上
に問題がある、所望の共振周波数を有するピエゾ振動素
子の小型化が極めて困難である等の理由から、記録ヘッ
ドのマルチノズル化が難しい。また、ピエゾ振動素子の
機械的振動という機械的エネルギーによって記録液体の
小滴の吐出飛翔を行わせるので、上記のマルチノズル化
の困難さと相俟って、高速記録には不向きなものとなっ
ている。
First, the configuration is simple. In addition, in order to perform recording by ejecting the recording liquid from the ejection opening of the nozzle on demand, among the small droplets that are ejected and flying as in the first to third methods,
There is no need to collect droplets that are not needed for image recording. Further, unlike the first and second methods, there is no need to use a conductive recording liquid, and there is an advantage that there is a large degree of freedom regarding the material of the recording liquid. However, on the other hand, it is difficult to make the recording head multi-nozzle because there are problems in processing the recording head and it is extremely difficult to miniaturize a piezoelectric vibrating element having a desired resonance frequency. In addition, because the mechanical energy of the mechanical vibration of the piezo vibrating element is used to eject and fly recording liquid droplets, this, combined with the difficulty of creating multiple nozzles, makes it unsuitable for high-speed recording. There is.

このように、従来法には、構成上、高速記録上、記録ヘ
ッドのマルチノズル化上、サテライトドツトの発生及び
記録画像のカブリ発生等の点において、一長一短があり
、その長所が発揮される用途にしか適用し得ないという
制約を受けるものである。
As described above, conventional methods have advantages and disadvantages in terms of structure, high-speed recording, multi-nozzle recording heads, generation of satellite dots, and fogging of recorded images, etc., and there are applications where the advantages can be demonstrated. It is subject to the restriction that it can only be applied to

しかし、このような不都合も本出願人により提7− 案された特公昭56−9429号公報に開示のインクジ
ェット記録方式によればほぼ解消し得る。
However, such inconveniences can be almost eliminated by the inkjet recording method disclosed in Japanese Patent Publication No. 56-9429, proposed by the present applicant.

これは、液室内のインクを加熱して気泡を発生させて、
インクに圧力上昇を生じさせ、微細な毛細管ノズルから
インクを飛び出させて記録させるものである。
This heats the ink in the liquid chamber and generates bubbles.
This creates a pressure increase in the ink and causes the ink to fly out from a fine capillary nozzle to record.

同様な記録方式として、特公昭61−59914号公報
に開示されたものもある。これは、液体を所定の方向に
吐出させるための吐出口に連通ずる液路中の液体の一部
を熱して膜沸騰を生起させることにより、吐出口より吐
出される液体の飛翔的液滴を形成し、この液滴を被記録
体に付着させて記録させるものである。具体的には、同
公報中の第1図及び第2図に示されるように、ノズル状
の液路部分に設けられた熱作用部分において、記録液体
に急激な状態変化を受けることにより、その状態変化に
基づく作用力により、記録液体が吐出口より吐出飛翔す
るようにしたものである。こ8− のような吐出口は、同公報中の説明によれば、内径11
00p、肉厚104mの円筒状ガラスファイバーを熱溶
融させることにより、60μm径の吐出口として形成さ
れる。また、吐出口を液路とは別に形成した後、例えば
ガラスプレートに電子ビーム加工やレーザ加工等によっ
て穴を形成し、液路と合体させる方式も記載されている
。何れにしても、このような微細な吐出口を工業的に安
定して高精度に形成することは非常に困難である。また
、同公報によれば、別の吐出口を有する記録ヘッドが同
公報中の第3図、第4図及び第5図に開示されており、
その吐出口の形成方法として、ガラス板に微細カッティ
ング機により幅60μm、深さ60μm、ピッチ250
μmの溝を形成した溝板を、電気・熱変換体部の設けら
れた基板に接着することが記載されている。しかし、こ
の場合も形成すべき吐出口は非常に微細であり、微細カ
ッティング機で溝を形成する際に、欠けやクラックが入
ることが多々あり、歩留まりの低いものである。また、
形成された吐出口も、その欠は等により、その端部を高
精度にできないものでもある。さらに、溝形成後に、溝
板を基板上に接着する際に接着剤が吐出口を詰まらせて
、歩留まり低下をきたすものである。
A similar recording method is also disclosed in Japanese Patent Publication No. 61-59914. This method heats a part of the liquid in the liquid path that communicates with the ejection port to eject the liquid in a predetermined direction, causing film boiling, thereby reducing the flying droplets of the liquid ejected from the ejection port. The liquid droplets are then deposited on a recording medium to perform recording. Specifically, as shown in Figures 1 and 2 in the same publication, the recording liquid undergoes a rapid state change in the heat-acting part provided in the nozzle-shaped liquid path. The recording liquid is ejected from the ejection port by an acting force based on a change in state. According to the explanation in the same publication, a discharge port like this 8- has an inner diameter of 11
By thermally melting a cylindrical glass fiber with a wall thickness of 104 m, a discharge port with a diameter of 60 μm is formed. Furthermore, a method is also described in which the ejection port is formed separately from the liquid path, and then a hole is formed in a glass plate by electron beam processing, laser processing, etc., and then integrated with the liquid path. In any case, it is extremely difficult to industrially stably form such fine discharge ports with high precision. Further, according to the same publication, a recording head having different ejection ports is disclosed in FIGS. 3, 4, and 5 in the same publication,
As a method of forming the discharge port, a fine cutting machine is used to form the discharge port on a glass plate with a width of 60 μm, a depth of 60 μm, and a pitch of 250 μm.
It is described that a groove plate in which micrometer grooves are formed is bonded to a substrate provided with an electric/thermal converter section. However, in this case as well, the discharge ports to be formed are very fine, and when the grooves are formed using a fine cutting machine, chips and cracks often occur, resulting in a low yield. Also,
The end portions of the formed discharge ports cannot be made with high accuracy due to defects or the like. Furthermore, when the groove plate is bonded onto the substrate after the grooves are formed, the adhesive clogs the discharge port, resulting in a decrease in yield.

ところで、特開昭62−253456号公報に記載され
たインクジェットヘッドもある。これは、従来のように
発熱体毎にノズル穴を設けずに、複数の発熱体に対して
1つのスリット状のノズルを設けたものである。これに
よれば、微細な独立したノズルを形成する必要がない点
で、シンプルな構成となる。
By the way, there is also an inkjet head described in Japanese Patent Laid-Open No. 62-253456. This is a device in which one slit-shaped nozzle is provided for a plurality of heating elements, instead of providing a nozzle hole for each heating element as in the conventional case. According to this, there is no need to form minute independent nozzles, resulting in a simple configuration.

また、本出願人提案の特願平1−225777号によれ
ば、従来のようなノズルプレート、更には上記の特開昭
62−253456号公報記載のスリット状のノズルを
も必要としない、全く新規なインク飛翔記録方法ないし
はその装置が示されている。これは、インク液面内に配
設させたエネルギー作用部に画像情報に応じた駆動信号
を入力させて、このエネルギー作用部でインク中に気泡
を生じさせ、この気泡の瞬間的な成長による作用力によ
り前記インク液面からインクを飛翔させ、飛翔したイン
クを被記録体に付着させるようにしたものである。構造
的には、インク供給手段と、このインク供給手段により
供給されたインクを保持するインク液面保持手段と、イ
ンク液面内に配設されてインク中に瞬間的に成長する気
泡を住じさせるエネルギー作用部と、このエネルギー作
用部に画像情報に応じた駆動信号を与える信号入力手段
と、前記エネルギー作用部の近傍に位置してインク液面
と略平行な方向への圧力の分散を阻止するための障壁と
を設けたものである。
Furthermore, according to Japanese Patent Application No. 1-225777 proposed by the present applicant, there is no need for a conventional nozzle plate or even the slit-shaped nozzle described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-253456. A novel ink jet recording method or device is disclosed. This is achieved by inputting a drive signal according to image information to an energy acting section placed within the ink liquid surface, causing bubbles to be generated in the ink by this energy acting section, and the effect resulting from the instantaneous growth of these bubbles. Ink is ejected from the ink liquid surface by force, and the ejected ink is attached to a recording medium. Structurally, it consists of an ink supply means, an ink level holding means for holding the ink supplied by the ink supply means, and an ink level holding means disposed within the ink surface to hold air bubbles that grow instantaneously in the ink. a signal input means for supplying a drive signal to the energy application section according to image information; and a signal input means located near the energy application section to prevent dispersion of pressure in a direction substantially parallel to the ink liquid surface. It is designed to provide a barrier for people to

このような構成により、インク液面内に配設させたエネ
ルギー作用部に画像情報に応じた駆動信号を入力させて
、このエネルギー作用部でインク−11,− 中に気泡を生じさせ、この気泡の瞬間的な成長による作
用力によりインク液面からインクを飛翔させ、飛翔した
インクを被記録体に付着させるので、瞬間的に成長し、
その後、収縮・消滅する気泡による作用力でインクをエ
ネルギー作用部対応位置から飛翔させることができ、よ
って、オリフィスやスリット状ノズルを用いることなく
、かつ、泡の破裂によるインクミストの発生を伴なわな
いため、カブリ等のないドツト状の高画質な鮮明画像を
得ることができる。このための構造としても、インク供
給手段と、このインク供給手段により供給されたインク
を保持するインク液面保持手段と、インク液面内に配設
されてインク中に瞬間的に成長する気泡を生じさせるエ
ネルギー作用部と、このエネルギー作用部に画像情報に
応じた駆動信号を与える信号入力手段と、エネルギー作
用部の近傍に位置してインク液面と略平行な方向への圧
力の分散を阻止するための障壁とを有すればよく、12
− 微細なオリフィスやスリット状ノズルがないため、目詰
まりの問題がなく、仮に、インクの乾燥、紙粉等の異物
の付着・混入等があっても、洗浄液による洗浄等によっ
て、本来の飛翔機能を容易に回復・維持でき、また、微
細オリフィス等を持たず、かつ、その形成のための接合
工程も不要なため、低コストで済み、工程的にも接着剤
等による目詰まりの問題や欠は等の問題もなく、さらに
は、エネルギー作用部形成等にフォトリソグラフィ法を
用いることにより、高密度・高集積化構成も可能なもの
である。
With such a configuration, a drive signal corresponding to image information is inputted to the energy application section disposed within the ink liquid surface, and the energy application section generates air bubbles in the ink -11,-. The acting force caused by the instantaneous growth causes the ink to fly from the ink liquid surface, and the flying ink is attached to the recording medium, so it grows instantaneously.
After that, the ink can be ejected from the position corresponding to the energy application part by the force exerted by the bubbles that contract and disappear.Therefore, without using an orifice or slit-shaped nozzle, and without the generation of ink mist due to the bursting of bubbles. Therefore, it is possible to obtain a dot-like, high-quality clear image without fogging or the like. The structure for this purpose includes an ink supply means, an ink level holding means for holding the ink supplied by the ink supply means, and an ink level holding means disposed within the ink surface to prevent bubbles that grow instantaneously in the ink. an energy application section for generating energy, a signal input means for supplying a drive signal to the energy application section according to image information, and a signal input means located near the energy application section to prevent pressure from dispersing in a direction substantially parallel to the ink liquid surface. 12.
- Since there are no fine orifices or slit-shaped nozzles, there is no problem with clogging, and even if the ink dries or foreign matter such as paper dust adheres or gets mixed in, the original flight function can be restored by cleaning with cleaning liquid, etc. In addition, since it does not have minute orifices and does not require a bonding process to form them, it is low cost, and there are no problems with clogging caused by adhesives or defects in the process. Furthermore, by using photolithography to form the energy acting portion, etc., a high-density, high-integration configuration is possible.

発明が解決しようとする課題 ところが、このような本出願人提案によるノズルを有し
ないヘッド(ノズルレス型ヘッド)や、特開昭62−2
53456号公報記載のスリット状のノズルを有するヘ
ッド(スリット状ノズル型ヘッド)にあっても、より安
定した高品質な印写を行なうためには、改善すべき点が
多々ある。
Problems to be Solved by the Invention However, such a head without a nozzle (nozzle-less head) proposed by the present applicant and the Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-2
Even with the head having a slit-shaped nozzle (slit-shaped nozzle type head) described in Japanese Patent No. 53456, there are many points that need to be improved in order to perform more stable and high-quality printing.

まず、これらのヘッドは従来よりある独立したノズルを
有するヘッド(独立ノズル型ヘッド)に比較して、独立
したノズルがない故にインク液面(メニスカス面)の状
態の自由度が高いという特質を有しており、結果として
、安定性がやや低いといえる。即ち、ノズルレス型ヘッ
ドやスリット状ノズル型ヘッドの場合、飛翔インク滴の
ボタ落ちに代表されるような画質の低下、或いはインク
滴のボタ落ちによるヘッド及びその周辺の汚染といった
問題を生ずる。
First, compared to conventional heads with independent nozzles (independent nozzle type heads), these heads have a characteristic of having a higher degree of freedom in controlling the ink liquid level (meniscus surface) because they do not have independent nozzles. As a result, it can be said that stability is somewhat low. That is, in the case of a nozzle-less type head or a slit-like nozzle type head, problems arise such as deterioration in image quality, as typified by the falling of flying ink droplets, or contamination of the head and its surroundings due to falling of ink droplets.

また、独立ノズル型ヘッドの場合にはそのノズルにより
メニスカスを保持する力が強いため、比較的安定してメ
ニスカス位置を維持できるが、スリット状ノズル型ヘッ
ド或いはノズルレス型ヘッドの場合、インク液面保持力
が微弱である。このため、例えばヘッドを大きく傾斜さ
せたり、或いは、マルチノズル型のヘッドをノズル配列
方向が上下方向となるようにしたシリアルプリンタヘッ
ドのように垂直方向に立てた状態で使用したものでは、
水頭差により、上方の発熱体部と下方の発熱体部とでイ
ンク液面高さが異なり、インク飛翔条件が各発熱体毎で
バラツキを生じてしまう。
In addition, in the case of an independent nozzle type head, the nozzle has a strong force to hold the meniscus, so the meniscus position can be maintained relatively stably, but in the case of a slit nozzle type head or a nozzleless type head, it is difficult to maintain the ink liquid level. The force is weak. For this reason, for example, if the head is tilted significantly, or if the multi-nozzle head is used vertically, such as in a serial printer head with the nozzles arranged in the vertical direction,
Due to the difference in water head, the height of the ink liquid level differs between the upper heating element part and the lower heating element part, resulting in variations in ink flying conditions for each heating element.

課題を解決するための手段 請求項1記載の発明では、インク液面内に配設させたエ
ネルギー作用部に画像情報に応じた駆動信号を入力させ
て、このエネルギー作用部でインク中に気泡を生じさせ
、この気泡の瞬間的な成長による作用力により前記イン
ク液面からインクを上方に向けて飛翔させ、飛翔したイ
ンクを前記インク液面より上方に位置させた被記録体の
記録部上に付着させるようにした。
Means for Solving the Problem In the invention as set forth in claim 1, a drive signal corresponding to image information is inputted to an energy application section disposed within the ink liquid surface, and this energy application section generates air bubbles in the ink. The ink is caused to fly upward from the ink liquid surface by the acting force caused by the instantaneous growth of the bubbles, and the flying ink is placed on the recording portion of the recording medium located above the ink liquid surface. I tried to attach it.

請求項2記載の発明では、その装置として、インク供給
手段と、このインク供給手段により供給されたインクを
保持するインク液面保持手段と、インク液面内に配設さ
れてインク中に瞬間的に成長する気泡を上方に向けて生
じさせるエネルギー5− 作用部と、このエネルギー作用部に画像情報に応じた駆
動信号を与える信号入力手段と、前記エネルギー作用部
の近傍に位置してインク液面と略平行な方向への圧力の
分散を阻止するための障壁と、前記インク液面上方に位
置させた被記録体とにより構成した。
In the invention as claimed in claim 2, the device includes an ink supply means, an ink level holding means for holding the ink supplied by the ink supply means, and an ink level holding means disposed within the ink surface to momentarily contain the ink. an energy acting section that generates bubbles that grow upward; a signal input means that provides a drive signal to the energy acting section according to image information; and a signal input means located near the energy acting section that controls the ink level. , and a recording medium positioned above the ink liquid surface.

作用 上述したノズルレス型ヘッドによるインク飛翔記録方法
において、インク液面からインクを上方に向けて飛翔さ
せ、その上方に位置させた被記録体の記録部に付着させ
ることにより、インク滴のボタ落ちがない状態で高画質
印写が可能となる。
Function: In the above-mentioned ink jet recording method using a nozzle-less head, ink drops are ejected upward from the ink surface and attached to the recording portion of the recording medium positioned above, thereby preventing ink droplets from falling. High-quality printing is possible even when there is no

また、水頭差によるインク液面高さの変動が少なく、安
定したインク飛翔が得られる。
Further, there is little variation in the ink liquid level due to the difference in water head, and stable ink flight can be obtained.

構造的にも、ノズルレス型ヘッドにおいて、被記録体の
配置とインク飛翔方向とを工夫すればよく、簡単なもの
となる。
Structurally, the nozzle-less head is simple, as the arrangement of the recording medium and the direction of ink flight can be modified.

16− 実施例 本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。16- Example An embodiment of the present invention will be described based on the drawings.

まず、本出願人により既に提案されている前述したノズ
ルレス型l\ツド構造の概略を第3図ないし第5図によ
り説明する。この記録ヘッド1は、インク供給管2に接
続された中空のインク供給室3を有して台形状に形成さ
れたマニホールド4をベース材として構成されている。
First, the outline of the above-mentioned nozzle-less type l\t structure already proposed by the present applicant will be explained with reference to Figs. 3 to 5. This recording head 1 is constructed using a trapezoidal manifold 4 having a hollow ink supply chamber 3 connected to an ink supply pipe 2 as a base material.

マニホールド4頂部にはインク供給室3に連通ずるスリ
ット5が形成された発熱体基板6が固定されている。こ
の発熱体基板6上にはスリット5両側に位置させて互い
違いに櫛歯状の障壁7が形成され、障壁7間に流路8が
形成されている。これらの流路8は障壁7とは逆に互い
違いに櫛歯状となってスリット5に連通されている。ま
た、前記発熱体基板6上には各流路8毎に最奥部側に位
置させて各々ヒータ部(エネルギー作用部)9が形成さ
れている。よって、ヒータ部9の平面的な配列を見ると
、第4図のようにスリット両側で千鳥状配列となる。ま
た、各流路8の途中に位置させて発熱体基板6上には障
壁7と同等の高さの流体抵抗部10が形成されている。
A heating element substrate 6 in which a slit 5 communicating with the ink supply chamber 3 is formed is fixed to the top of the manifold 4 . On this heating element substrate 6, comb-shaped barriers 7 are formed alternately on both sides of the slit 5, and a flow path 8 is formed between the barriers 7. These channels 8 are connected to the slit 5 in a staggered comb-like shape, contrary to the barrier 7 . Furthermore, heater sections (energy acting sections) 9 are formed on the heating element substrate 6 so as to be located on the innermost side of each flow path 8 . Therefore, when looking at the planar arrangement of the heater portions 9, they are arranged in a staggered manner on both sides of the slit as shown in FIG. Further, a fluid resistance section 10 having the same height as the barrier 7 is formed on the heating element substrate 6 so as to be located in the middle of each flow path 8 .

さらに、発熱体基板6の周囲を覆い枠状の保持部材11
により押え固定される簿膜状導電性リード12がマニホ
ールド4上に設けられている。
Furthermore, a frame-shaped holding member 11 that covers the periphery of the heating element substrate 6 is provided.
A film-like conductive lead 12 is provided on the manifold 4 and is held and fixed by the manifold 4.

ここに、前記ヒータ部9付近の構造例を第6図に示す。Here, an example of the structure near the heater section 9 is shown in FIG.

このヒータ部9は発熱体基板6上に蓄熱層13を形成し
、その上に発熱体MI4を制御電極15、アース電極1
6とともに形成し、さらに、インクとの直接的な接触を
避けるために表面を保護層17、電極保護層18により
覆ったものである。各発熱体層14は前記制御電極15
やアース電極16を介してワイヤボンディング(図示せ
ず)により薄膜状導電性リード12に電気的に接続され
ている。この薄膜状導電性リード12は画像情報信号入
力手段(図示せず)に接続されている。
This heater section 9 has a heat storage layer 13 formed on a heat generating body substrate 6, and a heat generating body MI4 on which a control electrode 15 and a ground electrode 1 are placed.
6, and the surface is further covered with a protective layer 17 and an electrode protective layer 18 to avoid direct contact with ink. Each heating element layer 14 has the control electrode 15
It is electrically connected to the thin film conductive lead 12 by wire bonding (not shown) via a ground electrode 16 and a ground electrode 16 . This thin film conductive lead 12 is connected to image information signal input means (not shown).

これにより、まず、インク供給f2よリインク供給室3
に供給されたインク19 (第7図参照)は、毛管現象
により微細なスリット5を通って障壁7により囲まれた
櫛歯状の流路8全域に満たされることになる。なお、ス
リット5や流路8の寸法によっては、毛管現象だけでは
インク19を十分に流路8全域に供給・保持させること
ができないが、このような場合には、インク供給管2の
元にあるインクタンク(図示せず)と記録ヘッド1との
高さを調整することにより、水頭差を利用すればよい。
As a result, first, the ink supply f2 is replaced by the ink supply chamber 3.
The ink 19 (see FIG. 7) supplied to the ink passes through the fine slits 5 due to capillary action and fills the entire comb-shaped channel 8 surrounded by the barrier 7. Note that depending on the dimensions of the slit 5 and the flow path 8, it may not be possible to sufficiently supply and retain the ink 19 to the entire flow path 8 by capillary action alone. By adjusting the height between a certain ink tank (not shown) and the recording head 1, the difference in water head may be utilized.

このように流路8全域にインク19が満たされ、各ヒー
タ部9もインク19に覆われた状態となるように、イン
ク液面の高さを調整した定常状態において、画像情報に
応じて各発熱体層14に対して個別に通電を行うと、発
熱した発熱体層14上でインク液中に気泡が発生する。
In a steady state where the height of the ink liquid level is adjusted so that the entire flow path 8 is filled with ink 19 and each heater section 9 is also covered with ink 19, each When the heating element layer 14 is individually energized, bubbles are generated in the ink liquid on the heating element layer 14 that generates heat.

この気泡の推進力によりインク19がヒータ部9の面(
基板面)に略垂直なる方向に飛翔することにな19− る。
The propulsive force of these bubbles causes the ink 19 to spread to the surface of the heater section 9 (
The object will fly in a direction approximately perpendicular to the surface of the substrate.

第7図により詳細に説明する。なお、第7図ではヒータ
部9及びその周辺部を拡大して示すが、簡単のため、電
極等は省略しである。
This will be explained in detail with reference to FIG. In FIG. 7, the heater section 9 and its surroundings are shown in an enlarged scale, but electrodes and the like are omitted for the sake of simplicity.

第7図(a)は定常状態を示し、流路8全域にインク1
9が満たされ、ヒータ部9上もインク19により覆われ
ている。ヒータ部9を加熱させると、ヒータ部9の表面
温度が急上昇し、隣接インク層に沸騰現象が起きるまで
熱せられ、同図(b)に示すように微小な気泡20が点
在した状態となる。
FIG. 7(a) shows a steady state, in which ink 1 is distributed throughout the flow path 8.
9 is filled, and the heater section 9 is also covered with ink 19. When the heater section 9 is heated, the surface temperature of the heater section 9 rises rapidly, and the adjacent ink layer is heated until a boiling phenomenon occurs, resulting in a state where minute bubbles 20 are scattered as shown in FIG. .

ヒータ部9の全面で急激に加熱された隣接インク層が瞬
時に気化して同図(c)に示すように沸騰膜を作る。こ
のように気泡20が成長した状態において、表面温度は
300〜350℃になり、いわゆる膜沸騰状態にある。
Adjacent ink layers that are rapidly heated over the entire surface of the heater section 9 are instantaneously vaporized to form a boiling film as shown in FIG. 3(c). In a state where the bubbles 20 have grown in this manner, the surface temperature is 300 to 350°C, which is a so-called film boiling state.

また、ヒータ部9の上部にあるインク19層は、気泡成
長の推進力により、図示の如く、インク液面が盛り上が
った状態となる。同図(d)は気泡20が最大に成長し
た状態を=20− 示し、インク液面からインク柱21がさらに成長した状
態となる。このような最大気泡となるまでに要する時間
は、ヘッド(発熱体基板6)構造、印加パルス条件等に
もよるが、通常、パルス印加後、5〜30psec程度
要する。最大気泡となった時点では、ヒータ部9は既に
通電されていない状態にあり、ヒータ部9の表面温度は
降下しつつある。気泡20が最大となる時のタイミング
は、電気パルス印加のタイミングから若干遅れたものと
なる。同図(e)は気泡20がインク19等により冷却
され収縮を開始した状態を示す。インク柱21の先端部
では押出された速度を保ちつつ前進し、後端部では気泡
20の収縮に伴ってインク液面にインクI9が逆流する
ことにより、図示の如く、インク柱21にくびれが生ず
る。気泡20がさらに収縮すると、同図(f)に示すよ
うに、ヒータ部9面にインク19が接し、ヒータ部9面
がさらに急激に冷却される状態となる。インク柱21は
インク液面から切断され、被記録体(図示せず)の方向
へ2〜10+n/sの速度で飛翔する。なお、この時の
飛翔速度はヘッド(発熱体基板6)構造、インク物性、
印加パルス条件等に依存するが、飛翔速度が比較的遅い
場合(2〜3m/s)にはインク19は滴状となって飛
翔し、比較的速い場合(7〜10m/s )にはインク
19は細長い柱状となって飛翔する。この後、同図(g
)に示すように同図(a)と同様な定常状態に戻り、流
路8全域にインク19が満たされ、気泡20も完全に消
滅した状態となる。
Further, the ink liquid level of the ink layer 19 on the upper part of the heater section 9 rises as shown in the figure due to the driving force of bubble growth. Figure (d) shows a state in which the bubbles 20 have grown to the maximum at =20-, and the ink columns 21 have further grown from the ink liquid surface. The time required to reach the maximum bubble size depends on the structure of the head (heat generating substrate 6), the applied pulse conditions, etc., but usually takes about 5 to 30 psec after the pulse is applied. At the time when the bubbles reach the maximum size, the heater section 9 is already in a non-energized state, and the surface temperature of the heater section 9 is decreasing. The timing when the bubbles 20 reach their maximum is slightly delayed from the timing of the electric pulse application. FIG. 4E shows a state in which the bubbles 20 are cooled by the ink 19 and the like and begin to contract. At the tip of the ink column 21, it moves forward while maintaining the extruded speed, and at the rear end, the ink I9 flows back onto the ink liquid surface as the bubbles 20 contract, so that the ink column 21 is constricted as shown in the figure. arise. When the bubbles 20 further contract, the ink 19 comes into contact with the surface of the heater section 9, and the surface of the heater section 9 is further rapidly cooled, as shown in FIG. The ink column 21 is cut from the ink liquid surface and flies toward a recording medium (not shown) at a speed of 2 to 10+n/s. The flying speed at this time depends on the structure of the head (heating element substrate 6), the physical properties of the ink,
Although it depends on the applied pulse conditions, etc., when the flying speed is relatively slow (2 to 3 m/s), the ink 19 flies in the form of droplets, and when it is relatively fast (7 to 10 m/s), the ink 19 flies. 19 flies in the form of an elongated column. After this, the same figure (g
), the state returns to a steady state similar to that shown in FIG. 3(a), the entire flow path 8 is filled with ink 19, and the air bubbles 20 are also completely eliminated.

このような本発明の飛翔原理によれば、インク19を飛
翔させるための気泡20は破裂せずに収縮・消滅するた
め、泡の破裂によるインクミストの発生が防止され、イ
ンクミストによる画質低下がない。また、インクをミス
ト状にして記録するものと異なり、インク19を滴状又
は細長柱状として(何れにしても、あるインク塊まりと
して)飛翔させ記録するので、被記録体上では1つのド
ツトとして付着して記録され、鮮明な画像が得られる。
According to the flying principle of the present invention, the bubbles 20 for flying the ink 19 contract and disappear without bursting, so generation of ink mist due to bursting of bubbles is prevented, and image quality deterioration due to ink mist is prevented. do not have. Also, unlike recording ink in the form of a mist, recording is performed by flying the ink 19 in the form of droplets or elongated columns (in any case, as a lump of ink), so it appears as a single dot on the recording medium. It adheres and is recorded, resulting in clear images.

なお、このようなノズルレス型の記録ヘッド1において
、発熱体基板6は重要なパーツの一つである。まず、発
熱体基板6自体は例えばガラス、アルミナ(AQ、O,
) 、シリコン等の材質によるものが用いられる。基板
6上に形成される蓄熱層13は例えばSiO□層よりな
り、ガラス又はアルミナ基板の場合であればスパッタリ
ング法等の薄膜形成法により形成され、シリコン基板の
場合には熱酸化法によって形成される。蓄熱層13の膜
厚としては1〜5μm程度がよい。
Note that in such a nozzle-less recording head 1, the heat generating substrate 6 is one of the important parts. First, the heating element substrate 6 itself is made of glass, alumina (AQ, O,
), those made of materials such as silicon are used. The heat storage layer 13 formed on the substrate 6 is made of, for example, a SiO□ layer, and in the case of a glass or alumina substrate, it is formed by a thin film forming method such as a sputtering method, and in the case of a silicon substrate, it is formed by a thermal oxidation method. Ru. The thickness of the heat storage layer 13 is preferably about 1 to 5 μm.

また、発熱体層14を構成する材料としては、例えばタ
ンタル−3in、の混合物、窒化タンタル、ニクロム、
銀−パラジウム合金、シリコン半導体、或いは、ハフニ
ウム、ランタン、ジルコニウム、チタン、タンタル、タ
ングステン、モリブ23 デン、ニオブ、クロム、バナジウム等の金属の硼化物が
使用可能である。これらの内、金属の硼化物が特に好ま
しく、その中でも、硼化ハフニウムが最も特性的に好ま
しく、次いで、硼化ジルコニウム、硼化ランタン、硼化
タンタル、硼化バナジウム、硼化ニオブの順に好ましい
ものとなる。発熱体層14はこのような材料を用い、電
子ビーム法、蒸着法、スパッタリング法等により形成さ
れる。膜厚は単位時間当たりの発熱量が所望値となるよ
うに、その面積、材質、熱作用部分の形状及び大きさ、
実際面での消費電力等に応じて適宜設定されるが、通常
は0.001〜5μm程度、好ましくは0.01〜1μ
m程度の膜厚とされる。
Further, as the material constituting the heating element layer 14, for example, a mixture of tantalum-3in, tantalum nitride, nichrome,
Silver-palladium alloys, silicon semiconductors, or borides of metals such as hafnium, lanthanum, zirconium, titanium, tantalum, tungsten, molybdenum, niobium, chromium, and vanadium can be used. Among these, metal borides are particularly preferred, and among these, hafnium boride is the most preferred in terms of characteristics, followed by zirconium boride, lanthanum boride, tantalum boride, vanadium boride, and niobium boride. becomes. The heating element layer 14 is formed using such a material by an electron beam method, a vapor deposition method, a sputtering method, or the like. The film thickness is determined based on its area, material, shape and size of the heat acting part, so that the amount of heat generated per unit time is the desired value.
Although it is set appropriately depending on the actual power consumption, etc., it is usually about 0.001 to 5 μm, preferably 0.01 to 1 μm.
The film thickness is approximately m.

制御電極15やアース電極16の材料としては、通常の
電極材料と同じでよく、例えば、AQ、、 Ag y 
A u ! Ptl Cu等が用いられる。これらは蒸
着法等により、所定位置に所定の大きさ、形状、膜厚で
形成される。
The materials for the control electrode 15 and the ground electrode 16 may be the same as ordinary electrode materials, such as AQ, Ag y
A u! Ptl Cu etc. are used. These are formed in a predetermined position with a predetermined size, shape, and film thickness by a vapor deposition method or the like.

24− 保護層17は発熱体層14で発生した熱を効果的にイン
ク19側に伝達させることを妨げずに発熱体層14を保
護するためのものであり、材料としては、酸化シリコン
(Sin、)、窒化シリコン、酸化マグネシウム、酸化
アルミニウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム等が用
いられる。製法は、電子ビーム法、蒸着法、スパッタリ
ング法等による。膜厚は、通常0.01〜lOμm、好
ましくはO01〜5μl11(中でも、0.1〜3pm
が最適)とされる。保護層17はこれらの材料を用いて
1層又は複数層構造で形成されるが、これらの層の他に
、気泡2oが収縮・消滅する際に発生するキャビテーシ
ョン作用からヒータ部9を保護するためにTa等の金属
層を表面に形成するのが望ましい。具体的には、Taな
との金属層を膜厚0.05〜111m程度で形成すれば
よい。
24- The protective layer 17 is for protecting the heating element layer 14 without preventing the heat generated in the heating element layer 14 from being effectively transferred to the ink 19 side, and is made of silicon oxide (Sin). ), silicon nitride, magnesium oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, zirconium oxide, etc. are used. The manufacturing method is an electron beam method, vapor deposition method, sputtering method, etc. The film thickness is usually 0.01 to 10 μm, preferably 001 to 5 μl (especially 0.1 to 3 pm).
is considered optimal). The protective layer 17 is formed of one or more layers using these materials, and in addition to these layers, a protective layer 17 is made of these materials to protect the heater part 9 from the cavitation effect that occurs when the air bubbles 2o contract and disappear. It is desirable to form a metal layer such as Ta on the surface. Specifically, a metal layer such as Ta may be formed with a thickness of about 0.05 to 111 m.

電極保護層18の材料としては、例えばポリイミドイソ
インドロキナゾリンジオン(商品名:PIQ、日立化成
社製)、ポリイミド樹脂(商品名: PYRALIN、
デュポン社製)、環化ポリブタジェン(商品名:JSR
−CBR,日本合成ゴム社製)、フォトニース(商品名
:東し社製)、その他の感光性ポリイミド樹脂等が用い
られる。
Examples of materials for the electrode protective layer 18 include polyimide isoindoquinazolinedione (product name: PIQ, manufactured by Hitachi Chemical), polyimide resin (product name: PYRALIN,
DuPont), cyclized polybutadiene (product name: JSR)
-CBR, manufactured by Japan Synthetic Rubber Co., Ltd.), Photonease (trade name: manufactured by Toshisha Co., Ltd.), and other photosensitive polyimide resins are used.

このような構造ないしは飛翔原理を持つ記録ヘッドlの
場合、前述したように独立ノズル型ヘッドに比べ、ノズ
ルがない故に、インク液面の自由度が高いため、条件に
よっては、飛翔インク滴のボタ落ちに代表されるような
画質の低下ないしはヘッド及びその周辺の汚染、或いは
インク飛翔条件が液面高さの違いによりバラツキを生じ
得る。
In the case of a recording head l with such a structure or flight principle, as mentioned above, compared to an independent nozzle type head, since there are no nozzles, there is a higher degree of freedom in the ink liquid level, so depending on the conditions, the flying ink droplets may Deterioration in image quality as typified by dropouts, contamination of the head and its surroundings, or variations in ink flying conditions due to differences in liquid level may occur.

しかして、本実施例では前述した構造を持つ記録ヘッド
1を第1図及び第2図に示すように、被記録体としての
記録紙22の下部にインク飛翔方向が上向きとなる配置
関係で使用するようにしたものである。即ち、第5図等
に示した構造の記録ヘッド1を上向きにして使用するも
めであり、記録時における記録紙22の記録部23がイ
ンク液面より上方に位置するようにしてなる。なお、記
録紙22はロール紙とされ、一対の搬送ローラ24によ
り左右方向に搬送されるものである。
In this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the recording head 1 having the above-described structure is used in such a manner that the ink flying direction is directed upward under the recording paper 22 as the recording medium. It was designed to do so. That is, the recording head 1 having the structure shown in FIG. 5 and the like is used facing upward, so that the recording portion 23 of the recording paper 22 is positioned above the ink liquid level during recording. Note that the recording paper 22 is a roll paper, and is transported in the left-right direction by a pair of transport rollers 24.

このように記録ヘッド1のインク液面を上向きに配置さ
せることにより、飛翔インク滴のボタ落ちの問題は生じ
ない。ちなみに、記録ヘッドlのインク液面が前述した
ように上向きでなく横向きの場合、第13図(a)に示
すように正常にインク飛翔がなされる場合もあるが、同
図(b)に示すようにボタ落ちするインク滴25となっ
て飛翔することがある。なお、本実施例方式において、
仮に、インク液面の変化などによりインク滴がボタ落ち
するような条件になったとしても、第13図(b)に示
すようなボタ落ちインク滴25は重量が重いため、上方
の記録紙22の記録部23に到達することはなく、画像
乱れは生じない。また、ボタ落ちインク滴が形成された
としても、−旦上方に飛27− 翔しかかったものは自重により再び元のインク液面位置
に戻るものとなる。よって、インク液面が、記録に適さ
ないボタ落ち状態になったインク滴に対して受は皿の役
割を果たすので、記録ヘッド1及びその周辺部を汚すこ
ともない。
By arranging the ink liquid level of the recording head 1 upward in this manner, the problem of droplets of flying ink droplets does not occur. By the way, if the ink level of the recording head L is not upward as described above but sideways, the ink may be ejected normally as shown in FIG. 13(a), but as shown in FIG. 13(b). In some cases, the ink droplets 25 fly as if they are dripping. In addition, in this embodiment method,
Even if the condition is such that ink droplets fall down due to changes in the ink liquid level, etc., the falling ink droplets 25 as shown in FIG. The image does not reach the recording unit 23, and no image disturbance occurs. Furthermore, even if a falling ink droplet is formed, the droplet that was about to fly upwards will return to the original ink level position due to its own weight. Therefore, since the receiver serves as a plate for ink droplets whose ink liquid surface is in a dripping state that is not suitable for recording, the recording head 1 and its surrounding area are not contaminated.

なお、本実施例によれば、ボタ落ちインク滴に対する効
果だけでなく、安定記録を行なうために間欠的に記録ヘ
ッド1を駆動しくただし、この場合の駆動は非印写条件
での駆動)、インク液面を活性化させる場合についても
、記録ヘッド1が上向き配置であるので、記録に使用し
ない不要インクを回収するための受は皿の役割を果たす
ものとなる。
According to this embodiment, the recording head 1 is driven intermittently in order to perform not only the effect on falling ink droplets but also stable recording (in this case, the driving is performed under non-printing conditions). Even in the case of activating the ink liquid level, since the recording head 1 is oriented upward, the receiver for collecting unnecessary ink that is not used for recording serves as a tray.

また、本実施例のようなマルチヘッドを仮に第14図に
示すようにほぼ垂直にした状態で使用すると、インク液
面の高さが水頭差の影響により、記録ヘッド1の上部で
の高さhl が低く、下部での高さh2が高くなり、上
下位置でインク液面高8− さが異なるため、各ヒータ部9毎にインク飛翔条件がバ
ラツキ、高画質印写が望めない。このような水頭差の影
響は、独立ノズル型ヘッドであれば各ノズル毎にインク
液面を保持できるので、比較的影響を受けにくい。しか
し、ノズルレス型のマルチ記録ヘッドlの場合、インク
液面での自由度が高いため大きな影響を受ける。この点
に関しても、第1図及び第2図に示すようにほぼ上向き
状態で使用するので、マルチ型構造であっても水頭差に
よる液面高さの変動が少なく、非常に安定したものとな
る。
Furthermore, if the multi-head of this embodiment is used in an almost vertical state as shown in FIG. hl is low, the height h2 at the bottom is high, and the ink liquid level height 8- is different between the upper and lower positions, so the ink flying conditions vary for each heater section 9, and high-quality printing cannot be expected. The independent nozzle type head is relatively less affected by such water head differences because the ink liquid level can be maintained for each nozzle. However, in the case of a nozzle-less multi-recording head 1, the degree of freedom in the ink liquid level is high, so this is greatly affected. Regarding this point as well, since it is used in an almost upward position as shown in Figures 1 and 2, even if it is a multi-type structure, there is little fluctuation in the liquid level due to the difference in water head, making it extremely stable. .

なお、記録ヘッドlの配設について、プリンタ設計時の
制約条件などにより、第1図及び第2図に示すように、
記録ヘッド1を水平状態で上向きに設置できない場合も
あるが、実験によれば、第8図(a)(b)に示すよう
に記録ヘッド1を水平面に対して角度θが45°以下程
度に傾けて上向きに設置しても同様の効果が得られたも
のである。
Regarding the arrangement of the recording head l, as shown in Figs. 1 and 2, due to the constraints at the time of printer design, etc.
Although there are cases where it is not possible to install the recording head 1 in a horizontal state facing upward, experiments have shown that the recording head 1 can be installed at an angle θ of 45° or less with respect to the horizontal plane, as shown in FIGS. 8(a) and (b). A similar effect was obtained even if the device was installed tilted upward.

なお、前述した実施例は本出願人による既提案のノズル
レス型の記録ヘッド1に限らず、特開昭62−2534
56号公報に示されるような、複数のヒータ部(エネル
ギー作用部)に対応した共通のスリット状液滴飛翔用開
口(ノズル)を持つスリット状ノズル型の記録ヘッド3
0の場合にも同様に適用できる。即ち、第9図ないし第
12図は特開昭62−253456号公報記載のものを
改良してなる特開平1−97654号公報に示されるス
リット状ノズル型の記録ヘッド3oの例を示し、この記
録ヘッド30の場合も、記録紙22に対して下部に上向
きに配設させるのがよい。
Note that the above-described embodiment is not limited to the nozzle-less recording head 1 already proposed by the present applicant;
A slit-like nozzle type recording head 3 having a common slit-like droplet flying opening (nozzle) corresponding to a plurality of heater parts (energy acting parts) as shown in Japanese Patent No. 56.
The same applies to the case of 0. That is, FIGS. 9 to 12 show an example of the slit-shaped nozzle type recording head 3o shown in Japanese Patent Application Laid-open No. 1-97654, which is an improved version of the one described in Japanese Patent Application Laid-open No. 62-253456. In the case of the recording head 30 as well, it is preferable to dispose the recording head 30 downwardly and upwardly with respect to the recording paper 22.

ここに、この記録ヘッド30の構造及びインク飛翔原理
の概要を説明する。第9図はスリットノズル板31の平
面図、第10図はスリットノズル板lに形成されたスリ
ットノズル32の詳細を示す断面図である。ノズル板3
1は厚さ数10μ程度のものであり、ノズル板31を貫
通するように幅Wのスリットノズル32が形成されてい
る。このノズル32の長さaは印写幅を考慮して決定さ
れる。このようなスリットノズル板31が記録ヘッド3
0において、第11図及び第12図に示すように、表面
に取付けられるものである。第11図において、まず、
インク19と保護層18とを介して接したアレイ状の発
熱体層14(発熱体基板6等については第6図等の場合
と同様に構成されるため、同一符号を用いる)に電気パ
ルスを印加することにより、保護層表面に蒸気バブル(
気泡)33を発生させる。この蒸気バブル33によって
発生させた圧力波は等方向に伝達される。ここに、ノズ
ル板31と保護層18とのギャップgが大きい場合には
流体抵抗が等方向になるため、蒸気バブル33によって
生じた体積変化によるインク19の流動は等方向に分散
される。そこで、上記のギャップgを発熱体14のアレ
イ方向配列ピッチと同程度又はそれ以下とすることによ
り、31− 保護層18と水平な方向への流体抵抗に比べ、発熱体1
4上のスリットノズル32への流体抵抗が下がり、スリ
ットノズル32からインクが噴射されるというものであ
る。
Here, an overview of the structure of this recording head 30 and the principle of ink flying will be explained. FIG. 9 is a plan view of the slit nozzle plate 31, and FIG. 10 is a sectional view showing details of the slit nozzle 32 formed on the slit nozzle plate l. Nozzle plate 3
1 has a thickness of approximately several tens of microns, and a slit nozzle 32 having a width W is formed so as to penetrate the nozzle plate 31. The length a of this nozzle 32 is determined in consideration of the printing width. Such a slit nozzle plate 31 serves as the recording head 3.
0, it is attached to the surface as shown in FIGS. 11 and 12. In Figure 11, first,
Electric pulses are applied to the array-shaped heating element layer 14 (the heating element substrate 6 and the like are configured in the same manner as in FIG. Steam bubbles (
bubbles) 33 are generated. The pressure waves generated by this vapor bubble 33 are transmitted isodirectionally. Here, when the gap g between the nozzle plate 31 and the protective layer 18 is large, the fluid resistance becomes isodirectional, so that the flow of the ink 19 due to the volume change caused by the vapor bubble 33 is dispersed in the isodirection. Therefore, by making the above gap g equal to or smaller than the arrangement pitch of the heating elements 14 in the array direction, the heating elements 1
The fluid resistance to the slit nozzle 32 on the top 4 is reduced, and ink is ejected from the slit nozzle 32.

このようなスリット状ノズル型の記録ヘッド30にあっ
ても、記録ヘッド1の場合のように、スリットノズル3
2側を上向きとすることにより、ボタ落ちインク滴のな
い状態で飛翔させて記録することができる。また、水頭
差によるインクのメニスカス位置の変動も少なく、全て
の発熱体14位置で安定したインク飛翔が得られる。
Even in such a slit nozzle type recording head 30, as in the case of the recording head 1, the slit nozzle 3
By setting the second side upward, it is possible to fly and record without ink droplets falling. Further, there is little variation in the ink meniscus position due to the difference in water head, and stable ink flight can be obtained at all positions of the heating elements 14.

32− 方に向けて飛翔させ、飛翔したインクをインク液面より
上方に位置させた被記録体の記録部に付着させるように
したので、ノズルレス型ヘッド方式による利点に加えて
、インク滴のボタ落ちのない状態で高画質印写を行なわ
せることができ、かつ、水頭差によるインク液面高さの
変動も少なく、マルチヘッド化構造においても安定した
インク飛翔を得ることができ、構造的にも、ノズルレス
型ヘッドにおいて、被記録体の配置とインク飛翔方向と
を工夫すればよく、簡単なもので済むものである。
In addition to the advantages of the nozzle-less head system, the ink droplet can be ejected in the direction of 32-, and the ejected ink is attached to the recording part of the recording medium located above the ink liquid level. It is possible to perform high-quality printing without dropping, and there is little variation in the ink liquid level due to water head differences, and stable ink flight can be obtained even in a multi-head structure. However, in a nozzleless head, the arrangement of the recording medium and the direction of ink flight can be modified, and a simple one is sufficient.

発明の効果 本発明は、上述したように、インク液面内に配設させた
エネルギー作用部に画像情報に応じた駆動信号を入力さ
せて、このエネルギー作用部でインク中に気泡を生じさ
せ、この気泡の瞬間的な成長による作用力によりインク
液面からインクを上
Effects of the Invention As described above, the present invention inputs a drive signal according to image information to an energy application section disposed within the ink liquid surface, causes this energy application section to generate bubbles in the ink, The force generated by the instantaneous growth of these bubbles lifts the ink from the ink liquid surface.

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

図面は本発明の一実施例を示すもので、第1図はインク
飛翔状況を示す概略断面図、第2図はその全体構成を示
す概略斜視図、第3図はヘッドの概略分解斜視図、第4
図はその一部の拡大平面図、第5図は第4図のA−A線
断面図、第6図はヒー夕部付近を拡大して示す断面図、
第7図は飛翔原理を順に示す概略断面図、第8図は配置
状態の変形例を示す概略断面図、第9図は記録ヘッドの
変形例を示す平面図、第10図はその一部の断面図、第
11図はヘッド全体を示す概略断面図、第12図はその
発熱体の配列状態を示す平面図、第13図及び第14図
は従来設置例を示す概略断面図である。 2・・・インク供給手段、7・・・障壁、8・・・イン
ク液面保持手段、9・・・エネルギー作用部、12・・
・信号入力手段、19・・・インク、22・・・被記録
体5.23・・・記録部 35− −馬 7図 q 図 J JO匿 J J、1 図 1.17国 ! −349=
The drawings show an embodiment of the present invention; FIG. 1 is a schematic sectional view showing the state of ink flying, FIG. 2 is a schematic perspective view showing the overall configuration, and FIG. 3 is a schematic exploded perspective view of the head. Fourth
The figure is an enlarged plan view of a part thereof, FIG. 5 is a sectional view taken along the line A-A in FIG. 4, and FIG. 6 is an enlarged sectional view showing the vicinity of the heater part.
Fig. 7 is a schematic sectional view showing the flight principle in order, Fig. 8 is a schematic sectional view showing a modification of the arrangement state, Fig. 9 is a plan view showing a modification of the recording head, and Fig. 10 is a part of it. 11 is a schematic sectional view showing the entire head, FIG. 12 is a plan view showing the arrangement of the heating elements, and FIGS. 13 and 14 are schematic sectional views showing conventional installation examples. 2... Ink supply means, 7... Barrier, 8... Ink liquid level holding means, 9... Energy acting section, 12...
- Signal input means, 19... Ink, 22... Recorded object 5. 23... Recording section 35 - - Horse 7 Figure q Figure J JO Hidden J J, 1 Figure 1.17 countries! −349=

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、インク液面内に配設させたエネルギー作用部に画像
情報に応じた駆動信号を入力させて、このエネルギー作
用部でインク中に気泡を生じさせ、この気泡の瞬間的な
成長による作用力により前記インク液面からインクを上
方に向けて飛翔させ、飛翔したインクを前記インク液面
より上方に位置させた被記録体の記録部に付着させるよ
うにしたことを特徴とするインク飛翔記録方法。 2、インク供給手段と、このインク供給手段により供給
されたインクを保持するインク液面保持手段と、インク
液面内に配設されてインク中に瞬間的に成長する気泡を
上方に向けて生じさせるエネルギー作用部と、このエネ
ルギー作用部に画像情報に応じた駆動信号を与える信号
入力手段と、前記エネルギー作用部の近傍に位置してイ
ンク液面と略平行な方向への圧力の分散を阻止するため
の障壁と、前記インク液面上方に位置させた被記録体と
よりなることを特徴とするインク飛翔記録装置。
[Scope of Claims] 1. A drive signal corresponding to image information is input to an energy application section disposed within the ink liquid surface, and this energy application section generates bubbles in the ink, and the instant of the bubbles is generated. The ink is caused to fly upward from the ink liquid surface by the acting force due to the growth of the ink, and the flying ink is attached to a recording portion of the recording medium located above the ink liquid surface. An ink flying recording method. 2. An ink supply means, an ink level holding means for retaining the ink supplied by the ink supply means, and an ink level holding means disposed within the ink surface to cause bubbles that instantaneously grow in the ink to be directed upward. a signal input means for supplying a drive signal to the energy application section according to image information; and a signal input means located near the energy application section to prevent dispersion of pressure in a direction substantially parallel to the ink liquid surface. 1. An ink jet recording apparatus comprising: a barrier for preventing the ink from flowing; and a recording medium positioned above the ink liquid surface.
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