JPS62225354A - Image-recording head - Google Patents

Image-recording head

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Publication number
JPS62225354A
JPS62225354A JP6730386A JP6730386A JPS62225354A JP S62225354 A JPS62225354 A JP S62225354A JP 6730386 A JP6730386 A JP 6730386A JP 6730386 A JP6730386 A JP 6730386A JP S62225354 A JPS62225354 A JP S62225354A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
electric field
recording
recording head
wall member
Prior art date
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Pending
Application number
JP6730386A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichi Saito
孝一 斉藤
Yoshihiko Fujimura
義彦 藤村
Nanao Inoue
井上 七穂
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.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP6730386A priority Critical patent/JPS62225354A/en
Priority to US07/030,165 priority patent/US4751531A/en
Publication of JPS62225354A publication Critical patent/JPS62225354A/en
Pending legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/015Ink jet characterised by the jet generation process
    • B41J2/04Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
    • B41J2/06Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by electric or magnetic field
    • B41J2/065Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by electric or magnetic field involving the preliminary making of ink protuberances

Landscapes

  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)

Abstract

PURPOSE:To ensure easy selection of an ink and enable high-speed recording, by providing a thermal energy applying means constituted of a plurality of heat generating elements provided on the inner surface of one of wall members, and providing one of electric field generating electrodes of an electrical energy applying means on the inner surface of the other wall member. CONSTITUTION:An image-recording head comprises two wall members 10, 11 for supporting a liquid coloring agent 13, with a plurality of heat generating elements 16 provided on the inner surface of the wall member 11. When heat is generated by the element 16, the coloring agent 13 in the vicinity of the element 16 is caused to fly from an ejecting part 14 toward a recording member 12. In this recording head, the quantity of the liquid coloring agent 13 caused to fly can be appropriately selected by regulating the spacing between the wall members 10, 11. In addition, an electric field with appropriate intensity can be applied to the coloring agent 13 by an electric field generating electrode 19 provided on the inner surface of the wall member 10.

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、インク等の液状着色剤を飛翔させて、記録部
材上に画像の記録を行う画像記録ヘッドに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Field of Industrial Application" The present invention relates to an image recording head that records an image on a recording member by jetting a liquid colorant such as ink.

「従来の技術」 いわゆるノンインパクト記録法は、記録時に発生する騒
音が少ないことから、電気信号化された画像情報をハー
ドコピー化する方法として関心を集めている。
"Prior Art" The so-called non-impact recording method is attracting attention as a method for converting image information converted into electrical signals into hard copies because it generates little noise during recording.

それらのなかで、普通紙を使用することができ、しかも
、定着というような特別の処理無しに記録のできるイン
クジェット法は、きわめて有用な記録方法とされている
Among these, the inkjet method, which can use plain paper and can perform recording without special processing such as fixing, is considered to be an extremely useful recording method.

従来、実用化されているインクジェット法は、インクを
密閉した容器に収容しこれに圧力パルスを印加して、容
器の吐出口(オリフィス)からインクを噴射させて記録
するものであった。この方法は、動作機構上、インク吐
出装置を小型化する事ができないために、必要な画像密
度の記録を行おうとすると、インク吐出装置を機械的に
走査する必要があった。従って、記録速度の低速化を招
いていた。
Conventionally, in the inkjet method that has been put into practical use, ink is stored in a sealed container, pressure pulses are applied to the container, and the ink is ejected from an ejection opening (orifice) of the container for recording. This method does not allow the ink ejection device to be miniaturized due to its operating mechanism, so it is necessary to mechanically scan the ink ejection device in order to print at the required image density. Therefore, this resulted in a decrease in recording speed.

一方、上述のインクジェット法の欠点を改良し、高速記
録を可能にする方法として、いくつかの技術が提案され
ている。
On the other hand, several techniques have been proposed as methods for improving the drawbacks of the above-mentioned inkjet method and enabling high-speed recording.

磁性電極アレイ近傍に磁性インクを配置し、磁界による
インクの盛り上がりを利用して、画素に対応するインク
吐出状態を形成し、静電界で磁性インクを飛翔させる磁
性インクジェット法もその一つである。この方法は、電
子走査が可能なため、高速記録が可能であるが、インク
の選定が容易でなく、インクジェット本来の特徴である
カラー化が難しい欠点を有している。
One such method is a magnetic inkjet method, in which magnetic ink is placed near a magnetic electrode array, the ink is swelled by a magnetic field, and an ink discharge state corresponding to a pixel is formed, and the magnetic ink is ejected using an electrostatic field. This method allows high-speed recording because electronic scanning is possible, but it has the drawback that it is not easy to select the ink and it is difficult to print in color, which is an inherent characteristic of inkjet printing.

これとは別に、電極アレイと平行なスリット状のインク
溜めにインクを配し、記録紙を介して、対向する電極と
電極アレイ間に形成される電界パターンに応じて、イン
クを飛翔させる、いわゆる平面インクジェット法という
方法もよく知られている。この方法は、インクを溜める
ための微細なオリフィス等が不要となり、インク目詰ま
りを改善できるが、インク飛翔のためにかける電圧が高
いため、隣接、近傍電極間の電圧リークを防止するため
に、電極アレイを時分割駆動する必要があって、それ程
高速化が図れない欠点があった。
Separately, ink is placed in a slit-shaped ink reservoir parallel to the electrode array, and the ink is ejected through the recording paper according to the electric field pattern formed between the opposing electrodes and the electrode array. A method called planar inkjet method is also well known. This method eliminates the need for fine orifices to store ink and can improve ink clogging, but since the voltage applied to fly the ink is high, in order to prevent voltage leaks between adjacent and nearby electrodes, It is necessary to time-divisionally drive the electrode array, which has the disadvantage that high speed cannot be achieved.

また、熱エネルギによって吐出口からインクを吐き出さ
せる、いわゆる熱バブルジェット法も提案されている。
A so-called thermal bubble jet method has also been proposed in which ink is ejected from an ejection port using thermal energy.

この方法では、インクが急激に加熱されて膜面沸騰を生
じ、オリフィス内に気泡(バブル)が急激に形成される
事による圧力上昇で、インクをオリフィスから噴射する
ものである。
In this method, the ink is rapidly heated to cause film surface boiling, and the pressure increases due to the rapid formation of bubbles within the orifice, and the ink is ejected from the orifice.

ところが、膜面沸騰を起こす温度が5〜600°Cと高
温であるため、インクの熱変質や、加熱手段として設け
られている発熱抵抗体保護層の熱劣化を生じ易いという
実用上の欠点を有していた。
However, since the temperature at which film surface boiling occurs is as high as 5 to 600°C, it has practical drawbacks such as thermal deterioration of the ink and thermal deterioration of the heating resistor protective layer provided as a heating means. had.

「発明が解決しようとする問題点」 以上のように、従来開発されているインクジェット法は
、それぞれ記録速度を十分に高速化することが困難であ
ること、特殊なインクを使用すること、駆動のために一
定の工夫を要すること、あるいはインクや加熱手段に熱
的な劣化が生じること等の問題点があり、いずれの方法
も実用化面で解決しなければならない問題点を残してい
た。
``Problems to be Solved by the Invention'' As mentioned above, the inkjet methods that have been developed so far have the difficulty of increasing the recording speed sufficiently, the use of special inks, and the problems with the drive. However, there are problems such as requiring a certain amount of ingenuity or causing thermal deterioration of the ink and heating means, and each method still has problems that must be solved in terms of practical use.

本発明は以上の点に着目してなされたもので、インクの
選定が容易で、高速記録を可能とした画像ヘッドを提供
することを目的とするものである。
The present invention has been made with attention to the above points, and an object of the present invention is to provide an image head that allows easy selection of ink and enables high-speed recording.

「問題点を解決するための手段」 本発明の画像記録ヘッドは、液状着色剤を配置し、これ
に電気エネルギと熱エネルギの双方を印加して、上記両
エネルギが共に印加された領域にある上記液状着色剤を
飛翔させるものにおいて、上記液状着色剤を収容する収
容手段と、上記液状着色剤を加熱する熱エネルギ印加手
段と、上記液状着色剤に電界を加える電気エネルギ印加
手段とを有し、上記収容手段は、所定間隔で対向し、か
つ、−itに上記液状着色剤を吐出する吐出部を形成し
た一対の壁部材から成り、上記熱エネルギ印加手段は、
上記壁部材の一方の内面に設けた複数の加熱素子から成
り、上記壁部材の他方の内面には、上記電気エネルギ印
加手段の電界形成用電極の一つが設けられていることを
特徴とするものである。
"Means for Solving the Problems" The image recording head of the present invention arranges a liquid coloring agent, applies both electrical energy and thermal energy to the liquid coloring agent, and applies both electrical energy and thermal energy to the image recording head. The device for causing the liquid colorant to fly includes a storage means for storing the liquid colorant, a thermal energy application means for heating the liquid colorant, and an electric energy application means for applying an electric field to the liquid colorant. , the accommodation means is composed of a pair of wall members facing each other at a predetermined interval and having a discharge part for discharging the liquid colorant at -it;
The device comprises a plurality of heating elements provided on one inner surface of the wall member, and one of the electric field forming electrodes of the electric energy applying means is provided on the other inner surface of the wall member. It is.

ここで、上記複数の加熱素子は、上記壁部材の吐出部に
平行に所定ピッチで配列されて成り、上記壁部材の間隔
をDとし、上記加熱素子の配列ピッチをPとしたとき、
D<4Fとなるように選定することが好ましい。
Here, the plurality of heating elements are arranged parallel to the discharge portion of the wall member at a predetermined pitch, and when the interval between the wall members is D and the arrangement pitch of the heating elements is P,
It is preferable to select so that D<4F.

また、上記壁部材の他方の内面に設けた上記電界形成用
電極の、上記吐出部側の縁部は、この吐出部の縁部から
離れて位置するように設けることが好ましい。
Further, it is preferable that an edge of the electric field forming electrode provided on the other inner surface of the wall member on the side of the discharge part be located away from an edge of the discharge part.

「作用」 本発明の画像記録ヘッドは、液状着色剤に電気エネルギ
と熱エネルギを印加して、両者が共に印加された領域に
ある液状着色剤を飛翔させる原理を応用したものである
"Operation" The image recording head of the present invention applies the principle of applying electric energy and thermal energy to a liquid colorant and causing the liquid colorant in an area where both are applied to fly.

すなわち、例えば次のような態様で実現される。That is, it is realized, for example, in the following manner.

まず、液状着色剤全体に一様な電界を加える。First, a uniform electric field is applied to the entire liquid colorant.

これだけでは、液状着色剤の飛翔は生じない。ここで、
この液状着色剤に局部的に熱エネルギを印加する。これ
によって、この熱エネルギの印加された領域の液状着色
剤が飛翔する。
This alone does not cause the liquid colorant to fly. here,
Thermal energy is applied locally to this liquid colorant. As a result, the liquid colorant in the area to which this thermal energy has been applied flies.

液状着色剤を、飛翔が生じない程度の温度で一様に加熱
しておき、これに、局部的に電界を加えるようにしても
同様のことが起こる。
The same thing happens even if the liquid colorant is uniformly heated to a temperature that does not cause it to fly, and then an electric field is applied locally.

ここで、例えば、複数の発熱素子をアレイ状に配列して
おく。そして、これらの発熱素子を液状着色剤に接触さ
せておく。そして、記録画素に対応する位置にある発熱
素子を選択的に発熱させ、かつ、液状着色剤全体に一様
な電界を加える。こうして、記録部材に向けて液状着色
剤を飛翔させる。1回の飛翔で1個の画素が記録できる
Here, for example, a plurality of heating elements are arranged in an array. Then, these heating elements are kept in contact with the liquid colorant. Then, a heating element located at a position corresponding to a recording pixel is selectively caused to generate heat, and a uniform electric field is applied to the entire liquid colorant. In this way, the liquid colorant is ejected toward the recording member. One pixel can be recorded in one flight.

これをくり返して、ライン状に画素列の記録を行いさら
に、上記記録部材を走査すれば、画像の記録を行うこと
ができる。
By repeating this process to record pixel rows in a line, and then scanning the recording member, an image can be recorded.

本発明の画像記録ヘッドは、液状着色剤を保持するため
に2枚の壁部材を使用する。そして、その壁部材の内面
に複数の加熱素子を設けておく。
The image recording head of the present invention uses two wall members to hold liquid colorant. A plurality of heating elements are provided on the inner surface of the wall member.

この加熱素子が発熱すると、その近傍の液状着色剤が吐
出部から記録部材に向かって飛翔する。
When this heating element generates heat, liquid colorant in the vicinity of the heating element flies toward the recording member from the discharge section.

このような構成の記録ヘッドによれば、壁部材の間隔を
調整して、飛翔させる液状着色剤の量を適当に選定する
ことができる。
According to the recording head having such a configuration, it is possible to appropriately select the amount of liquid colorant to be ejected by adjusting the interval between the wall members.

また、壁部材の他方の内面に設けた電界形成用電極によ
り、液状着色剤に対して、適度な強度の電界を加えるこ
とができる。
Moreover, an electric field of appropriate strength can be applied to the liquid colorant by the electric field forming electrode provided on the other inner surface of the wall member.

「実施例」 (動作原理) ここであらかじめ、本発明の画像記録ヘッドの記録動作
原理を、第2図を用いて説明する。
"Embodiment" (Operating Principle) Here, the recording operation principle of the image recording head of the present invention will be explained in advance with reference to FIG.

まず、第2図aに示すように、液状着色剤1をベース電
極2と対向電極3の間に配置する。液状着色剤1には、
例えば適当な電気抵抗を付与するよう配合を調整された
、常温で液体のインクを使用する。以下、液状着色剤1
を単にインク1と表現して説明を続ける。ベース電極2
と対向電極3とは、いずれも単なる導電性の板である。
First, as shown in FIG. 2a, a liquid colorant 1 is placed between a base electrode 2 and a counter electrode 3. Liquid colorant 1 includes:
For example, an ink that is liquid at room temperature and whose formulation is adjusted to provide an appropriate electrical resistance is used. Below, liquid colorant 1
The explanation will be continued by expressing simply as ink 1. Base electrode 2
and the counter electrode 3 are both simply conductive plates.

この両電極2.3の間に直流電源4により所定の電圧を
印加する。このとき、インク1には一定の静電界が加わ
り、その静電誘導作用によって、インクの自由表面には
、ここに生ずる誘導電荷と静電界の積で与えられるクー
ロン力が作用する。
A predetermined voltage is applied between these electrodes 2.3 by a DC power supply 4. At this time, a certain electrostatic field is applied to the ink 1, and due to the electrostatic induction effect, a Coulomb force given by the product of the induced charge generated here and the electrostatic field acts on the free surface of the ink.

この力によって、インク1は矢印5方向へ飛翔しようと
する。
This force causes the ink 1 to fly in the direction of arrow 5.

一方、ここには、インクの表面張力、界面張力、および
飛翔しようとするインクに対する粘性抵抗が抗力として
作用する。第2図aは、上記クーロン力よりもこの抗力
が大きく、インク液面が水平に保たれている状態を示し
ている。
On the other hand, the surface tension of the ink, the interfacial tension, and the viscous resistance to the flying ink act as drag forces here. FIG. 2a shows a state in which this drag force is greater than the Coulomb force and the ink liquid level is kept horizontal.

ここで、このインク1を局部的に加熱する。すなわち、
図中、領域S1の温度T1が他の領域の温度TOよりも
高温にされる(第2図b)。その結果、領域S1におい
て、第2図すに示すように、そのインク液面が盛り上が
る。すなわち、この領域S1において、インクの温度上
昇により上記抗力が低下して、局部的にクーロン力の作
用が増大する。盛り上がったインク1′には、電界が集
中し、さらにクーロン力が強く作用する。こうして、つ
いには、第2図Cに示すように、領域S1にあったイン
ク1′の一部が柱状に成長し、ちぎれて対向電極3に向
かって飛翔する。
Here, this ink 1 is locally heated. That is,
In the figure, the temperature T1 of the region S1 is made higher than the temperature TO of the other regions (FIG. 2b). As a result, the ink liquid level rises in the region S1, as shown in FIG. That is, in this region S1, the above-mentioned drag force decreases due to an increase in the temperature of the ink, and the effect of the Coulomb force locally increases. The electric field concentrates on the raised ink 1', and a strong Coulomb force acts on it. In this way, finally, as shown in FIG. 2C, a portion of the ink 1' in the region S1 grows into a columnar shape, breaks off, and flies toward the counter electrode 3.

この現象は、インクを膜面沸騰のような相変化に近いほ
ど急激に加熱しなくても引き起こすことができる。
This phenomenon can be caused even if the ink is not heated so rapidly as to bring about a phase change such as film boiling.

すなわち、インクには上記電界によって電気エネルギが
印加され、さらに加熱によって熱エネルギが印加される
。この、両エネルギを共に印加した領域でのみインクの
飛翔が生じるよう、印加する電気エネルギおよび熱エネ
ルギの量を選定する。
That is, electrical energy is applied to the ink by the electric field, and thermal energy is further applied by heating. The amounts of electrical energy and thermal energy to be applied are selected so that ink will fly only in the area where both energies are applied.

これによって、インクの飛翔場所および飛翔タイミング
の実用的な制御が可能となる。
This enables practical control of the ink flying location and flying timing.

なお、この原理は、次のような実験で実証することがで
きた。
This principle could be demonstrated through the following experiment.

まず、第2図aに示したようにインク1をベース電極2
上に配置し、その温度を一定に保ったまま、電源4の電
圧を徐々に上昇させていく。この電圧がある電圧を越え
ると、インク液面から第2図Cに示したようなインク柱
1′が無秩序に対向電極3に向かって成長する。
First, as shown in FIG. 2a, ink 1 is applied to the base electrode 2.
The voltage of the power supply 4 is gradually increased while keeping the temperature constant. When this voltage exceeds a certain voltage, ink columns 1' as shown in FIG. 2C grow randomly from the ink liquid surface toward the counter electrode 3.

この現象は、例えばJ、R,MELCHER著(米国M
、1.T、PRESS社発行)rFIELD、−COU
PLED  5URFACEWAVESJ  (P61
−P66)に記載された、不安定な電気流体力学波の成
長現象と解釈することができる。
This phenomenon has been described, for example, by J. R. Melcher (USA M.
, 1. T, published by PRESS) rFIELD, -COU
PLED 5URFACEWAVESJ (P61
- It can be interpreted as the growth phenomenon of unstable electrohydrodynamic waves described in P.66).

すなわち、インク液面に垂直に、上方向に作用するクー
ロン力と下方向に作用する抗力とが一定の均衡を保って
いる場合に、自然に生じ1尋るある摂動(液面の変形や
電界の局部的な不均一さ)によって、クーロン力が局部
に集中する。そこで、クーロン力が抗力に打ち勝ってイ
ンク柱が成長するのである。
In other words, when the Coulomb force acting upward and the drag force acting downward perpendicular to the ink liquid surface maintain a certain balance, certain perturbations (such as deformation of the liquid surface or electric field) that occur naturally occur. (local non-uniformity), the Coulomb force is locally concentrated. Therefore, the Coulomb force overcomes the drag force and the ink column grows.

本発明においては、例えば電界を、上記無秩序なインク
柱が成長するには不十分な強度に選定し、これをインク
に印加しておく。この状態で、インクを加熱すると、加
熱された領域のインクの表面張力や粘度等が低下する。
In the present invention, for example, the electric field is selected to have an intensity insufficient for the growth of the disordered ink columns, and is applied to the ink. When the ink is heated in this state, the surface tension, viscosity, etc. of the ink in the heated area are reduced.

その結果、上記のような電界中においても、不安定な表
面波が発生し、その領域でインク柱が成長する。
As a result, even in the electric field as described above, unstable surface waves are generated, and ink columns grow in that region.

こうして飛翔したインクを、記録用紙等の記録部材の表
面に導けば、1つのドツトを記録することができる。さ
らに、このドツトを規則的に配列すれば、画像の記録を
行うことができるのである。
If the ink thus ejected is guided to the surface of a recording member such as recording paper, one dot can be recorded. Furthermore, if these dots are arranged regularly, an image can be recorded.

(記録ヘッドの実施例) 第1図は、本発明の画像記録ヘッドとその周辺部の実施
例を示す縦断面図である。
(Embodiment of Recording Head) FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the image recording head of the present invention and its peripheral portion.

ここには、一対の壁部材10.11が、その一縁を記録
部材12方向へ向けて配置されている。
Here, a pair of wall members 10.11 are arranged with one edge thereof facing toward the recording member 12.

記録部材12は、一般の複写機等において記録に使用さ
れる普通紙である。
The recording member 12 is plain paper used for recording in general copying machines and the like.

一対の壁部材10.11は、所定間隔をあけて配置され
ており、その間に液状着色剤13が収容されている。壁
部材10.11は、記録部材12と対向する一縁に、紙
面と垂直方向に一定の幅を持つスリットを形成している
。この部分を本発明において、吐出部14と呼んでいる
。液状着色剤13はこの吐出部14において、その表面
張力によって凸曲面13’を形成している。
The pair of wall members 10.11 are arranged at a predetermined interval, and the liquid colorant 13 is accommodated therebetween. The wall member 10.11 has a slit having a constant width in the direction perpendicular to the plane of the paper at one edge facing the recording member 12. In the present invention, this portion is referred to as the discharge section 14. The liquid colorant 13 forms a convex curved surface 13' in the discharge portion 14 due to its surface tension.

一方の壁部材11の内面には、紙面に垂直な方向にアレ
イ状に配列された多数の発熱抵抗体16が設けられ、こ
れらにはそれぞれ、一端に共通電極17が、他端にリー
ド電極18が接続されている。また、発熱抵抗体16と
電極17.18を覆うように、耐熱絶縁層20が形成さ
れている。
On the inner surface of one wall member 11, a large number of heating resistors 16 are arranged in an array in a direction perpendicular to the plane of the paper, and each of these has a common electrode 17 at one end and a lead electrode 18 at the other end. is connected. Further, a heat-resistant insulating layer 20 is formed to cover the heating resistor 16 and the electrodes 17 and 18.

また、他方の壁部材10の内面には、そのほぼ全面にわ
たって、電界形成用電極19が形成されている。
Furthermore, an electric field forming electrode 19 is formed on the inner surface of the other wall member 10 over almost the entire surface thereof.

第3図にその主要部の斜視図を示した。Figure 3 shows a perspective view of its main parts.

このアレイ状に配列された発熱抵抗体16の部分は例え
ば、従来一般に感熱記録等に使用されているサーマルヘ
ッドと同様の構成のものとする。
The heating resistors 16 arranged in an array have, for example, a structure similar to that of a conventional thermal head commonly used for thermal recording.

この実施例の場合、いわゆるエツジ型のサーマルヘッド
を使用し、発色温度約90°Cの感熱記録紙に記録密度
8ドブ)7mmの記録を行うことができるものである。
In this embodiment, a so-called edge-type thermal head is used, and it is possible to perform recording at a recording density of 8 dots) and 7 mm on thermal recording paper with a coloring temperature of about 90°C.

この感熱紙への記録時には、各発熱抵抗体に0.5W/
ドツトの電力が1m5ec印加される。
When recording on this thermal paper, each heating resistor receives 0.5W/
Dot power is applied for 1 m5ec.

また、一対の壁部材10.11の間隔りは、100μm
に選定した。
Further, the distance between the pair of wall members 10 and 11 is 100 μm.
was selected.

再び第1図にもどって、吐出部14と記録部材12との
間隔βは、200μmに選定した。また、この記録部材
12の背面に対向電極21を設け、上記電界形成用電極
19との間に所定の電圧を印加する電源22を接続した
。この実施例においては、電界形成用電極19を接地し
、対向電極21に+1500Vの電圧を印加した。これ
らによって電気エネルギ印加手段が構成される。
Returning to FIG. 1 again, the distance β between the ejection section 14 and the recording member 12 was selected to be 200 μm. Further, a counter electrode 21 was provided on the back surface of the recording member 12, and a power source 22 for applying a predetermined voltage was connected between the counter electrode 21 and the electric field forming electrode 19. In this example, the electric field forming electrode 19 was grounded, and a voltage of +1500 V was applied to the counter electrode 21. These constitute an electric energy applying means.

さらに、発熱抵抗体160両端の電極17.18にも、
電源23を接続した。これらによって熱エネルギ印加手
段が構成される。
Furthermore, on the electrodes 17 and 18 at both ends of the heating resistor 160,
The power supply 23 was connected. These constitute a thermal energy applying means.

電源22.23には、記録すべき画像の画信号によリエ
ネルギの印加がオンオフされるよう、制御手段24を接
続する。この制御手段24(ま、既知のサーマルヘッド
を駆動するシフトレジスタドライバ等から成る回路で構
成される0 この実施例において、液状着色剤13としては、流動パ
ラフィン中にカーボンブラック顔料を約15重1パーセ
ント分散させたインクを使用した。その20°Cにおけ
る体積抵抗率は1.0X10’ Ω−cm、粘度は30
0cp、表面張力は70dyne/cmであった。
A control means 24 is connected to the power supplies 22 and 23 so that the application of energy is turned on and off according to the image signal of the image to be recorded. This control means 24 (well, it consists of a circuit consisting of a known shift register driver for driving a thermal head, etc.) In this embodiment, as the liquid colorant 13, about 15 parts of carbon black pigment is mixed in liquid paraffin. A percent dispersed ink was used.The volume resistivity at 20°C was 1.0 x 10' Ω-cm, and the viscosity was 30
0 cp, and the surface tension was 70 dyne/cm.

以上の構成の記録ヘッドにおいて、電界形成用電極19
と対向電極21との間に、電源22による電圧が印加さ
れると、吐出部14の近傍の液状着色剤13に一様な電
界が加えられる。
In the recording head having the above configuration, the electric field forming electrode 19
When a voltage is applied by the power source 22 between the electrode 21 and the counter electrode 21, a uniform electric field is applied to the liquid colorant 13 in the vicinity of the discharge portion 14.

この状態で、発熱抵抗体16に選択的に電流を供給する
。この実施例の場合、2.5 V、25mAで1m5e
cの通電を行った。
In this state, current is selectively supplied to the heating resistor 16. For this example, 1 m5e at 2.5 V and 25 mA
energization was performed.

これによって、電流が供給された発熱抵抗体16の近傍
でのみ、インク13が記録部材12に向かって飛翔し、
その記録面に直径約150μmの円形のドツトが記録さ
れた。この通電時間を200μsecまで短縮しても、
同様の記録を行うことができた。
As a result, the ink 13 flies toward the recording member 12 only in the vicinity of the heating resistor 16 to which the current is supplied.
A circular dot with a diameter of about 150 μm was recorded on the recording surface. Even if this energization time is shortened to 200μsec,
A similar record could be made.

な右、電界形成用電極19と対向電極21の間に電圧を
印加しないで上記の操作を行ったところ、インクの飛翔
は生じなかった。
On the right, when the above operation was performed without applying a voltage between the electric field forming electrode 19 and the counter electrode 21, no ink flying occurred.

また、逆に、発熱抵抗体16への通電を行うこと無く、
電界形成用電極19と対向電極210間に印加する電圧
を上昇させていくと、この電圧が3000Vを越えたと
きに、吐出部14のいたるところで無秩序にインク13
の飛翔が見られた。
Conversely, without energizing the heating resistor 16,
As the voltage applied between the electric field forming electrode 19 and the counter electrode 210 is increased, when this voltage exceeds 3000V, the ink 13 is randomly distributed throughout the ejection section 14.
was seen flying.

(インクの飛翔条件) 本発明は、液状着色剤に電気エネルギと熱エネルギを印
加してこれを飛翔させるものであるから、このインクの
飛翔する条件および、インクの飛翔の安定な制御を行う
ことができる限界値(閾値)を明確にする必要がある。
(Ink flying conditions) Since the present invention applies electrical energy and thermal energy to the liquid colorant to make it fly, it is important to control the conditions for ink flying and stable control of ink flying. It is necessary to clarify the limit value (threshold value) that can be achieved.

第4図はこの閾値を見出すために行った実験の結果を示
すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the results of an experiment conducted to find this threshold value.

第4図aに示したデータによれば、インクの温度が上昇
する程、閾電界の値が低下していくことがわかる。
According to the data shown in FIG. 4a, it can be seen that as the temperature of the ink increases, the value of the threshold electric field decreases.

また、第4図すによれば、インクの粘度は、カーブを描
いているものの、上記閾電界と同様に、インクの温度上
昇と共に低下している。表面張力(同図C)と体積抵抗
率(同図d)についても同様の傾向がみられる。
Furthermore, according to FIG. 4, the viscosity of the ink, although drawing a curve, decreases as the temperature of the ink increases, similar to the threshold electric field described above. Similar trends are observed for surface tension (C in the same figure) and volume resistivity (D in the same figure).

従って、これらが、上記閾電界の値に大きく関与してい
ることが明白となっている。
Therefore, it is clear that these factors are greatly involved in the value of the threshold electric field.

すなわち、インクの粘度、表面張力および電気伝導度等
の物性値が変化する複合的な効果によって、閾電界の値
が温度上昇と共に低下していくものと考えられる。
That is, it is considered that the value of the threshold electric field decreases as the temperature rises due to the combined effects of changes in physical property values such as the viscosity, surface tension, and electrical conductivity of the ink.

このことから、室温ではインク飛翔を生じない程度の電
界を与えておき、インクを局部的に加熱すると、熱と静
電界の協同作用によってインクの飛翔が生じ、画素状の
記録を行うことができるのである。
Therefore, if an electric field is applied to a level that does not cause ink to fly at room temperature, and the ink is locally heated, the ink will fly due to the cooperation between the heat and the electrostatic field, allowing pixel-like recording. It is.

また、このような構成の記録ヘッドによれば、インク吐
出部14(第1図)を記録部材に十分近づけることがで
き、また、壁部材10.11の間隔を調整して飛翔させ
るインクの量を適当に選定することができる。
Further, according to the recording head having such a configuration, the ink ejection section 14 (FIG. 1) can be brought sufficiently close to the recording member, and the amount of ink to be ejected can be adjusted by adjusting the distance between the wall members 10 and 11. can be selected appropriately.

(電界形成用電極の位置) なお、電界形成用電極19の縁部19′は第1図のよう
に、吐出部14の縁部によりやや後退した位置にあるこ
とが好ましい。このようにすると、吐出部14において
、インク13全体に、より均一な電界を印加することが
できる。また、均一な電界形成のために、この電界形成
用電極19の縁部19’は、吐出部14の縁部とほぼ平
行にされ、対向電極21との間隔が一定となるようにさ
れることはいうまでもない。
(Position of the electric field forming electrode) Note that the edge 19' of the electric field forming electrode 19 is preferably located at a position slightly set back from the edge of the discharge part 14, as shown in FIG. In this way, a more uniform electric field can be applied to the entire ink 13 in the ejection section 14. Further, in order to form a uniform electric field, the edge 19' of the electric field forming electrode 19 is made substantially parallel to the edge of the discharge part 14, and the distance from the counter electrode 21 is constant. Needless to say.

ここで、実際には、インク自由表面13′の先端位置と
電界形成用電極19の縁部19′との距離L(第1図に
示した)は、使用するインク13の導電率によって異な
るが、10〜500μm程度であることが好ましい。
In reality, the distance L (shown in FIG. 1) between the tip position of the ink free surface 13' and the edge 19' of the electric field forming electrode 19 varies depending on the conductivity of the ink 13 used. , preferably about 10 to 500 μm.

導電性のインクを使用する場合、上記しがさらに増大し
てもインクの飛翔に大きな影響がない。
When a conductive ink is used, even if the above-mentioned resistance increases further, the flight of the ink is not significantly affected.

抵抗性のインク(体積抵抗率106 Ω・cm以上)を
使用した場合、Lを500μm以上にすると、静電誘導
の生じるまでの時間が無視できなくなる。
When a resistive ink (volume resistivity of 10 6 Ω·cm or more) is used, if L is set to 500 μm or more, the time required for electrostatic induction to occur cannot be ignored.

従って、例えば、電界形成のための電圧をパルス状に印
加し、同時に加熱用の発熱抵抗体16にパルス状に電流
を流して記録を行おうとする場合、この電界形成のため
のパルス状の電圧印加時間が長くなってしまう。
Therefore, for example, when recording is to be performed by applying a voltage for forming an electric field in a pulsed manner and at the same time passing a current in a pulsed manner to the heating resistor 16, the pulsed voltage for forming the electric field is The application time becomes long.

このような理・由から、電界形成用電極を上記のように
形成することが好ましい。
For these reasons, it is preferable to form the electric field forming electrode as described above.

実際に、第1図の画像記録ヘッドについて、対向電極2
1と電界形成用電極19との間に、2000V、1m5
ecの電圧パルスを印加し、同時に発熱抵抗体16に2
0V、1m5ecの通電(その抵抗値は300Ω)を行
ったところ、先の実施例と同様150μmの円形ドツト
が記録された。このとき、インク13は流動パラフィン
中にカーボンブラックの顔料を15重量パーセント分散
させたもので、20°Cにおける体積抵抗率は1.0X
10”  Ω・cm、粘度300cp表面張力3Qdy
ne/cmであった。
Actually, for the image recording head shown in FIG.
1 and the electric field forming electrode 19, 2000V, 1m5
ec voltage pulse is applied to the heating resistor 16 at the same time.
When a current of 0 V and 1 m5ec was applied (the resistance value was 300Ω), a circular dot of 150 μm was recorded as in the previous example. At this time, ink 13 was made by dispersing 15% by weight of carbon black pigment in liquid paraffin, and the volume resistivity at 20°C was 1.0X.
10" Ω・cm, viscosity 300cp surface tension 3Qdy
It was ne/cm.

比較のため、壁部材10の内面上で、吐出部14の縁に
まで達する電界形成用電極19を設けて同様の動作を行
わせたところ、インクの飛翔が生じない場所が発生し、
かつ、対向電極21と電界形成用電極19との間で、放
電を誘起してしまった。
For comparison, when a similar operation was performed with an electric field forming electrode 19 provided on the inner surface of the wall member 10 that reached the edge of the ejection part 14, there were places where ink did not fly.
Moreover, a discharge was induced between the counter electrode 21 and the electric field forming electrode 19.

(発熱抵抗体のピッチ) 第3図において、壁部材11上に設けられた発熱抵抗体
16の配列密度(配列ピッチ)Pを、4dot/mm 
(250,um)、 3dat/mm (125μm)、 12dat/mm (83μm)の3種選定し、他方の
壁部材11はガラス基板上にCr(クロム)層を蒸着し
て電界形成用電極19を形成したものを用意した。
(Pitch of heating resistors) In FIG. 3, the arrangement density (array pitch) P of the heating resistors 16 provided on the wall member 11 is set to 4 dots/mm.
(250, um), 3 dat/mm (125 μm), and 12 dat/mm (83 μm), and for the other wall member 11, a Cr (chromium) layer was deposited on a glass substrate and an electric field forming electrode 19 was formed. The formed one was prepared.

インクは、流動パラフィン中にカーボン粒子を15重貴
簡−セント分散したものを使用し、20°Cにおいて、
その体積抵抗率は lXl0’  Ω’cm、粘度は200cp、表面張力
が30dyne/cmのものを使用した。さらに、壁部
材10.11の間隔D(第3図)を発熱抵抗体16の配
列ピッチPの2分の1.1倍、2倍、4倍、6倍に選定
したものを用意した。
The ink used was one in which carbon particles were dispersed in liquid paraffin at 20°C.
The material used had a volume resistivity of 1X10'Ω'cm, a viscosity of 200 cp, and a surface tension of 30 dyne/cm. Furthermore, wall members 10, 11 having a spacing D (FIG. 3) selected to be 1.1 times, 2 times, 4 times, and 6 times the arrangement pitch P of the heating resistors 16 were prepared.

各発熱抵抗体16には、l wa t t/do t(
7)電力を1m5ec印加し、吐出部14と対向電極2
1間を300μmにとり、対向電極21と電界形成用電
極19との間に2000V1m5ecの電圧を印加した
。その結果は第1表のとおりである。
Each heating resistor 16 has l wa t t/do t (
7) Apply 1m5ec of power to the discharge part 14 and the counter electrode 2.
1 and a voltage of 2000V1m5ec was applied between the counter electrode 21 and the electric field forming electrode 19. The results are shown in Table 1.

発熱群抗体の配列ピッチ ; P 壁部 の間隔      ; D ここで、*印の部分では、発熱抵抗体16の近傍でイン
ク13があふれて記録部材に付着した。
Arrangement pitch of heat-generating group antibodies; P Distance between wall portions; D Here, in the part marked *, the ink 13 overflowed near the heat-generating resistor 16 and adhered to the recording member.

また、**印の部分では、1個の発熱抵抗体16の1回
の発熱によって、その近傍のインク13が、吐出部14
の長手方向に垂直な方向に分散し、記録部材12に2以
上のドツトが記録されてしまった。
In addition, in the part marked with **, one heat generation of one heating resistor 16 causes the ink 13 in the vicinity to flow into the ejection part 14.
The dots were dispersed in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the recording member 12, and two or more dots were recorded on the recording member 12.

すなわち、壁部材の間隔りが、発熱抵抗体16の配列ピ
ッチPの4倍を越えると、インクが1ドツトとして飛翔
しないことになる。
That is, if the interval between the wall members exceeds four times the arrangement pitch P of the heating resistors 16, the ink will not fly as a single dot.

これは、インクが非圧縮性であるために、静電界と表面
張力のバランスで定まるあるきまった波長を有する表面
波形状となり、インク柱が、この表面波形状に対応する
ように分裂を生じるためと考えられる。
This is because the ink is incompressible, so it forms a surface wave shape with a certain wavelength determined by the balance between the electrostatic field and surface tension, and the ink column splits to correspond to this surface wave shape. it is conceivable that.

また、壁部材の間隔りがあまり狭いと、発熱抵抗体16
の発熱によってインク13が膨張し、この熱膨張の力の
みによってインクが吐出部からあふれ出す現象が生じる
Also, if the spacing between the wall members is too narrow, the heating resistor 16
The ink 13 expands due to the heat generated by the ink, and the ink overflows from the ejection portion solely due to the force of this thermal expansion.

以上のことから、D/Pを、2分の1以上、より好まし
くは1以上4以下に選定することが好ましい。
From the above, it is preferable to select D/P to be 1/2 or more, more preferably 1 or more and 4 or less.

「変形例」 本発明は以上の実施例に限定されない。"Variation" The present invention is not limited to the above embodiments.

壁部材の内面に設けた発熱抵抗体の形状や配列等は、適
宜変更してさしつかえない。この場合、従来各種のサー
マルヘッドに使用されていた構成をそのまま使用するこ
とができる。
The shape, arrangement, etc. of the heating resistors provided on the inner surface of the wall member may be changed as appropriate. In this case, the configurations conventionally used in various thermal heads can be used as they are.

また、壁部材の内面に設けた電界形成用電極もその材質
や形状を種々変更してさしつかえない。
Furthermore, the material and shape of the electric field forming electrode provided on the inner surface of the wall member may be changed in various ways.

「発明の効果」 以上説明した本発明の画像記録ヘッドによればインクや
発熱抵抗体等に著しい熱劣化が生じない程度の温度と、
電極間のリーク等が生じない程度の電界によって、イン
クの飛翔を生じさせ、高速高密度の記録を行うことがで
きる。
"Effects of the Invention" According to the image recording head of the present invention described above, the temperature is such that the ink, the heating resistor, etc. do not undergo significant thermal deterioration;
An electric field that does not cause leakage between the electrodes causes the ink to fly, allowing high-speed, high-density recording to be performed.

しかも、インクを保持しておく手段は、比較的簡単な構
成でよく、複雑な精密な機構を必要としない。
Moreover, the means for holding the ink may have a relatively simple structure and does not require a complicated and precise mechanism.

また、印加すべき電気エネルギも熱エネルギも。Also, the electrical energy and thermal energy that should be applied.

比較的少量で良く、駆動回路等の小型化を図ることがで
きる。
A relatively small amount is required, and it is possible to downsize the drive circuit and the like.

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

第1図は本発明の画像記録ヘッドの実施例縦断面図、第
2図は本発明の記録原理を説明する概略図、第3図はそ
の要部の斜視図、第4図は電界の閾値の温度依存性と、
インクの特性を表すグラフ。 l0111・・・・・・壁部材、13・・・・・・液状
着色剤、14・・・・・・喀出部、16・・・・・・加
熱素子、19・・・・・・電界形成用電極。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an embodiment of the image recording head of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram explaining the recording principle of the present invention, FIG. 3 is a perspective view of the main part thereof, and FIG. 4 is a threshold value of the electric field. The temperature dependence of
A graph showing the characteristics of ink. l0111...Wall member, 13...Liquid colorant, 14...Expectation part, 16...Heating element, 19...Electric field formation electrode.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、液状着色剤を配置し、これに電気エネルギと熱エネ
ルギの双方を印加して、前記両エネルギが共に印加され
た領域にある前記液状着色剤を飛翔させるものにおいて
、前記液状着色剤を収容する収容手段と、前記液状着色
剤を加熱する熱エネルギ印加手段と、前記液状着色剤に
電界を加える電気エネルギ印加手段とを有し、前記収容
手段は、所定間隔で対向し、かつ、一縁に前記液状着色
剤を吐出する吐出部を形成した一対の壁部材から成り、
前記熱エネルギ印加手段は、前記壁部材の一方の内面に
設けた複数の加熱素子から成り、前記壁部材の他方の内
面には、前記電気エネルギ印加手段の電界形成用電極の
一つが設けられていることを特徴とする画像記録ヘッド
。 2、前記複数の加熱素子は、前記壁部材の吐出部に平行
に所定ピッチで配列されて成り、前記壁部材の間隔をD
とし、前記加熱素子の配列ピッチをPとしたとき、D<
4Pとなるように選定したことを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の画像記録ヘッド。 3、前記壁部材の他方の内面に設けた前記電界形成用電
極の、前記吐出部側の縁部は、この吐出部の縁部から離
れて位置するように設けたことを特徴とする特許請求の
範囲第1項または第2項記載の画像記録ヘッド。
[Scope of Claims] 1. A liquid coloring agent is arranged, and both electrical energy and thermal energy are applied thereto, and the liquid coloring agent in a region where both of the energies are applied is made to fly, It has a storage means for storing the liquid colorant, a thermal energy application means for heating the liquid colorant, and an electric energy application means for applying an electric field to the liquid colorant, and the storage means are arranged opposite to each other at a predetermined interval. and a pair of wall members each having a discharge portion formed on one edge for discharging the liquid colorant,
The thermal energy applying means includes a plurality of heating elements provided on one inner surface of the wall member, and one of the electric field forming electrodes of the electric energy applying means is provided on the other inner surface of the wall member. An image recording head characterized by: 2. The plurality of heating elements are arranged parallel to the discharge portion of the wall member at a predetermined pitch, and the distance between the wall members is set to D.
and when the arrangement pitch of the heating elements is P, D<
The image recording head according to claim 1, wherein the image recording head is selected to have 4P. 3. A patent claim characterized in that an edge of the electric field forming electrode provided on the other inner surface of the wall member on the side of the discharge part is located away from an edge of the discharge part. The image recording head according to the range 1 or 2.
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