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JPS62225388A - Image recording method and image recording apparatus - Google Patents

Image recording method and image recording apparatus

Info

Publication number
JPS62225388A
JPS62225388A JP61067301A JP6730186A JPS62225388A JP S62225388 A JPS62225388 A JP S62225388A JP 61067301 A JP61067301 A JP 61067301A JP 6730186 A JP6730186 A JP 6730186A JP S62225388 A JPS62225388 A JP S62225388A
Authority
JP
Japan
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liquid colorant
ink
electric field
recording
thermal energy
Prior art date
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Granted
Application number
JP61067301A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH0764065B2 (en
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
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Priority to US07/030,438 priority patent/US4752783A/en
Publication of JPS62225388A publication Critical patent/JPS62225388A/en
Publication of JPH0764065B2 publication Critical patent/JPH0764065B2/en
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Expired - Lifetime 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

  • Ink Jet (AREA)
  • Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
  • Ink Jet Recording Methods And Recording Media Thereof (AREA)
  • Fax Reproducing Arrangements (AREA)

Abstract

PURPOSE:To make the high speed recording possible, by a method wherein liquid coloring agent is arranged, electric energy and thermal energy being applied thereto and the liquid coloring agent existing in the area to which both energies are applied, is flown. CONSTITUTION:If the voltage from a power source 22 is applied to between an electric field forming electrode 19 and an counter electrode 21, an uniform electric field is applied to the liquid coloring agent 13 near a discharge part 14. Current is selectively supplied to a heating resistor 16 under this state. Thereby, ink 13 is flown toward a recording component 12 only near the heating resistor 16 to which current is supplied and a round dot is recorded on that recording surface. Thus, ink is flown at a temperature to a extent of not generating extreme thermal deterioration in the ink, thermal resistor, etc. and by the electric field to an extent of not generating the leak or the like between the electrodes and the recording of a high speed and a high density can be executed.

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方法および画像記録装
置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION "Industrial Application Field" The present invention relates to an image recording method and an image recording apparatus for recording 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記録方法およ
び画像記録装置を提供することを目的とするものである
The present invention has been made in view of the above points, and it is an object of the present invention to provide an image recording method and an image recording apparatus that enable easy selection of ink and high-speed recording.

「問題点を解決するだめの手段」 本発明の画像記録方法は、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
ることを特徴とするものである。
"Means for Solving the Problem" The image recording method of the present invention involves disposing a liquid coloring agent, applying electrical energy and thermal energy to the liquid coloring agent, and disposing the liquid colorant in an area where both of the above-mentioned energies are applied. It is characterized by making the colorant fly.

これは、上記液状着色剤に一様な電界を加えることによ
って上記電気エネルギを印加し、さらに、上記熱エネル
ギを上記液状着色剤に対して局部的に印加して、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。
This involves applying the electrical energy by applying a uniform electric field to the liquid colorant, and further applying the thermal energy locally to the liquid colorant so that both energies are applied together. The liquid coloring agent is sprayed onto the area.

また、あるいは、上記液状着色剤を一様に加熱すること
によって上記熱エネルギを印加し、さらに、上記電気エ
ネルギを上記液状着色剤に対して局部的に印加して、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。
Alternatively, the thermal energy is applied by uniformly heating the liquid colorant, and the electrical energy is locally applied to the liquid colorant, so that both energies are applied together. The liquid coloring agent is sprayed onto the area.

また、本発明の画像記録装置は、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、上記熱エネルギ印加手段および上記電気エネ
ルギ印加手段を駆動して、上記液状着色剤に対して上記
熱エネルギと上記電気エネルギとを共に印加するよう制
御する制御手段と、上記熱エネルギと上記電気エネルギ
とを共に印加した結果飛翔する上記液状着色剤の、その
飛翔路中に配置された記録部材とを有することを特徴と
するものである。
Further, the image recording apparatus of the present invention includes a storage means for accommodating a liquid colorant, a thermal energy application means for heating the liquid colorant, an electric energy application means for applying an electric field to the liquid colorant, and an electric energy application means for applying an electric field to the liquid colorant. an applying means and a control means for driving the electric energy applying means to apply both the thermal energy and the electric energy to the liquid colorant; and applying the thermal energy and the electric energy together. and a recording member disposed in the flight path of the liquid colorant that flies as a result of the liquid coloring.

ここで、例えば、上記熱エネルギ印加手段は複数の加熱
素子から成り、上記制御手段は、上記電気エネルギ印加
手段を駆動して、上記液状着色剤に対して一様な電界を
加える一方、上記複数の加熱素子を選択的に駆動して、
上記液状着色剤を局部的に加熱し、上記両エネルギが共
に印加された領域にある前記液状着色剤を飛翔させるよ
う制御する。
Here, for example, the thermal energy application means includes a plurality of heating elements, and the control means drives the electric energy application means to apply a uniform electric field to the liquid colorant, while the plurality of heating elements selectively driving the heating elements of the
The liquid colorant is locally heated and controlled so that the liquid colorant in the area where both of the energies are applied is caused to fly.

また、あるいは、上記電気エネルギ印加手段は複数の電
界形成素子から成り、上記制御手段は、上記熱エネルギ
印加手段を駆動して、上記液状着色剤を一様に加熱する
一方、上記複数の電界形成素子を選択的に駆動して、上
記液状着色剤に局部的に電界を加え、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
よう制御する。
Alternatively, the electric energy applying means includes a plurality of electric field forming elements, and the control means drives the thermal energy applying means to uniformly heat the liquid colorant, while forming the plurality of electric fields. The element is selectively driven to locally apply an electric field to the liquid colorant, and the liquid colorant in the area where both of the energies are applied is controlled to fly.

「作用」 本発明の画像記録方法は、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ものである。
"Operation" The image recording method of the present invention applies electric energy and thermal energy to a liquid colorant, and causes the liquid colorant in an area where both are applied to fly.

この方法は、例えば次のような態様で実現される。This method is realized, for example, in the following manner.

まず、液状着色剤に一様な電界を加えておく。First, a uniform electric field is applied to the 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 locally applied to the 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.

このような方法を実施するための装置としては、次のよ
うな態様があげられる。
The following aspects can be cited as an apparatus for carrying out such a method.

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、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。
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. In this way, the liquid colorant is ejected toward the recording member. One pixel can be recorded in one flight.

これを(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, recording pixel rows in a line, and then scanning the recording member, an image can be recorded.

液状着色剤を一様な温度に加熱しておき、局部的に電界
を加える複数の電界形成素子を設は場合にも、同様の記
録を行うことができる。
Similar recording can be performed even if the liquid colorant is heated to a uniform temperature and a plurality of electric field generating elements are installed to locally apply an electric field.

「実施例」 (動作原理) 本発明の記録゛動作原理を、第1図を用いて説明する。"Example" (Operating principle) The recording operation principle of the present invention will be explained with reference to FIG.

まず、第1図aに示すように、液状着色剤l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l
を単にインクl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、いずれも導電性の板である。
First, as shown in FIG. 1a, a liquid colorant 1 is placed between the base electrode 2 and the 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 l
The explanation will be continued by expressing simply as ink l. Base electrode 2
and the counter electrode 3 are both electrically 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、その静電透導作用によって、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 conduction 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1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. 1a 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TIが他の領域の温度TOよりも
高温にされる(第1図b)。その結果、領域S1におい
て、第1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Sl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1図Cに示すように、領域Sl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 TI of the region S1 is made higher than the temperature TO of the other regions (FIG. 1b). As a result, the ink liquid level rises in the region S1, as shown in FIG. That is, in this region Sl, the above-mentioned drag force decreases due to an increase in the temperature of the ink, and the action of 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. 1C, a portion of the ink 1' in the region Sl 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1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1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. 1a, 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. 1C 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
、I、T、PRESS社発行)rFIELD−COUP
LED  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.
, published by I, T, PRESS) rFIELD-COUP
LED 5URFACEWAVESJ (P61~
This can be interpreted as a growth phenomenon of unstable electrohydrodynamic waves, as 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、自然に生じ得るある摂動(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III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 local electric field) that may occur naturally occur. Coulomb force is concentrated locally due to non-uniformity). 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2図は、本発明を実施した画像記録装置の記録ヘッド
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. 2 is a longitudinal sectional view showing an embodiment of the recording head and its peripheral portion of an image recording apparatus embodying the present invention.

ここには、一対の壁部材1O111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 1O111 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l0111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l0111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 l0111 are arranged at a predetermined interval, and the liquid colorant 13 is accommodated between them. The wall member 10111 has a slit having a constant width in the direction perpendicular to the paper surface on 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。
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.

また、他方の壁部材IO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。
Further, on the inner surface of the other wall member IO, an electric field forming electrode 19 is formed 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ドツト/mm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/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1O111の間隔りは、100μm
に選定した。
Furthermore, the distance between the pair of wall members 1O111 is 100 μm.
was selected.

再び第2図にもどって、吐出部14と記録部材12との
間隔l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. 2 again, the distance l 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16の両端の電極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 17.18 at both ends of the heating resistor 16,
The power supply 23 was connected. These constitute a thermal energy applying means.

電#i22.23には、記録すべき画像の画信号により
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は、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。
A control means 24 is connected to the power supply #i 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 is constituted by a circuit including a shift register driver and the like for driving a known thermal head.

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15ffi!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1.0XlO1l Ω・cm、粘度
は300 c p、表面張力は7Qdyne/cmであ
った。
In this example, the liquid colorant 13 includes approximately 15ffi of carbon black pigment in liquid paraffin. A percent dispersed ink was used. Its volume resistivity at 20°C was 1.0XlO1l Ω·cm, viscosity was 300 cp, and surface tension was 7Qdyne/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、25V、25mAで1m5ec
の通電を行った。
In this state, current is selectively supplied to the heating resistor 16. In this example, 1m5ec at 25V and 25mA
energized.

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.

なお、電界形成用電極19と対向電極210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。
Note that when the above operation was performed without applying a voltage between the electric field forming electrode 19 and the counter electrode 210, the ink did not fly.

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21の間に印加する電圧
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 21 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.

「変形例」 (電気エネルギ印加手段の変形) 第5図に、本発明の画像記録装置用の記録ヘッドの要部
の変形例を示した。
"Modification" (Modification of Electric Energy Applying Means) FIG. 5 shows a modification of the main part of the recording head for the image recording apparatus of the present invention.

図において、一対の壁部材30.31のうち、その一方
31の内面には、多数の電界形成用電極33がアレイ状
に配列されている。これらの壁部材30.31の間には
、図示しないインクが収容されるが、これは、図示しな
い熱エネルギ印加手段により一様に加熱される。
In the figure, a large number of electric field forming electrodes 33 are arranged in an array on the inner surface of one of the pair of wall members 30, 31. Ink (not shown) is accommodated between these wall members 30, 31, and is uniformly heated by thermal energy applying means (not shown).

また、記録部材12の背面には対向電極21が設けられ
、これと上記電界形成用電極33との間に電圧を印加す
る電源34が接続されている。この電、原34は、画像
信号に応じて、多数の電界形成用電極33に選択的に所
定の電圧を印加する。
Further, a counter electrode 21 is provided on the back surface of the recording member 12, and a power source 34 for applying a voltage is connected between this and the electric field forming electrode 33. This voltage source 34 selectively applies a predetermined voltage to a large number of electric field forming electrodes 33 in accordance with the image signal.

これによって、電圧が印加された電界形成用電極33と
対向電極21との間にインクの飛翔が生じる程度の電界
が形成される。こうして、記録部材12上に画像信号に
応じた記録を行うことができる。このように、電気エネ
ルギを印加する位置を制御しても、同様の記録を行うこ
とができる。この場合、インクを加熱しているので、比
較的低い電圧でインクの飛翔を生じさせることができる
利点を有している。
As a result, an electric field strong enough to cause ink to fly is formed between the electric field forming electrode 33 to which a voltage is applied and the counter electrode 21. In this way, recording can be performed on the recording member 12 according to the image signal. In this way, even if the position at which electrical energy is applied is controlled, similar recording can be performed. In this case, since the ink is heated, there is an advantage that the ink can be caused to fly with a relatively low voltage.

(熱エネルギ印加手段の変形) 第6図に、本発明の画像記録装置の記録ヘッドの要部の
、さらに別の実施例を示した。
(Modification of thermal energy application means) FIG. 6 shows still another embodiment of the main part of the recording head of the image recording apparatus of the present invention.

この実施例では、水平に配置した基板40上に第2図と
同様の構成の発熱抵抗体16がアレイ状に配列されてい
る。インク13は、その左右に設けられた層状部材41
.42によって、発熱抵抗体16の上方に保持されてい
る。
In this embodiment, heating resistors 16 having the same configuration as that shown in FIG. 2 are arranged in an array on a horizontally arranged substrate 40. The ink 13 is applied to the layered members 41 provided on the left and right sides of the ink 13.
.. 42 above the heating resistor 16.

このインク13の上方に記録部材12が、その記録面を
下に向けて配置されている。また、図示しない電気エネ
ルギ印加手段が、基板40に垂直な方向に電界を形成し
ている。
A recording member 12 is placed above the ink 13 with its recording surface facing downward. Further, an electric energy applying means (not shown) forms an electric field in a direction perpendicular to the substrate 40.

このような記録ヘッドにおいて、発熱抵抗体16に電流
が供給されて発熱すると、先に説明したと同様の原理で
インク13が垂直方向に飛翔し、記録部材12に記録を
行うことができる。このような構成によっても、本発明
を実施することができる。
In such a recording head, when a current is supplied to the heating resistor 16 to generate heat, the ink 13 is ejected in the vertical direction based on the same principle as described above, and recording can be performed on the recording member 12. The present invention can also be implemented with such a configuration.

(その他) 本発明の画像記録方法および画像記録装置は以上の実施
例に限定されない。
(Others) The image recording method and image recording apparatus of the present invention are not limited to the above embodiments.

熱エネルギ印加手段として、例えばレーザ発振器を使用
することもできる。この場合、記録すべき画像情報に応
じてレーザ光を変調し、これをインクに照射してインク
を選択的に発熱させる。
For example, a laser oscillator can also be used as the thermal energy applying means. In this case, the laser light is modulated according to the image information to be recorded, and the ink is irradiated with the laser light to selectively generate heat in the ink.

また、電気エネルギ印加手段と熱エネルギ印加手段のい
ずれか一方を常時に!llIシておく例を示したが、双
方を局部的にかつインクを飛翔させるための短い時間だ
け同時に駆動するようにしてもさしつかえない。
In addition, either the electrical energy application means or the thermal energy application means can be used at any time! Although an example has been shown in which the ink is driven simultaneously, it is also possible to drive both locally and simultaneously for a short period of time to make the ink fly.

「発明の効果」 以上説明した本発明の画像記録方法および画像記録装置
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 method and image recording apparatus of the present invention described above, the temperature is low enough to prevent significant thermal deterioration of the ink, heating resistor, etc., and high enough to prevent leakage between electrodes. The electric field causes ink to fly, making it possible to perform high-speed, high-density recording.

しかも、インクを保持してお(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、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。
In addition, relatively small amounts of electrical energy and thermal energy are required to be applied, 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方法の原理を説明する概略図
、第2図は本発明の画像記録装置に使用する記録ヘッド
の実施例縦断面図、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、第5図は本発明の実施に適する記録ヘッドの変形例
斜視図、第6図は他の実施例縦断面図である。 13・・・・・・液状着色剤、 16.17.18.23 ・・・・・・熱エネルギ印加手段、 19.21.22・・・・・・電気エネルギ印加手段。 出  願  人 富士ゼロックス株式会社 代  理  人
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the principle of the image recording method of the present invention, FIG. 2 is a vertical sectional view of an embodiment of a recording head used in the image recording apparatus of the present invention, and FIG. 3 is a perspective view of the main parts thereof. , FIG. 4 is a graph showing the temperature dependence of the electric field threshold value and the characteristics of ink, FIG. 5 is a perspective view of a modified example of a recording head suitable for carrying out the present invention, and FIG. 6 is a longitudinal sectional view of another example. It is. 13...Liquid colorant, 16.17.18.23...Thermal energy application means, 19.21.22...Electrical energy application means. Applicant: Fuji Xerox Co., Ltd. Agent

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ことを特徴とする画
像記録方法。 2、前記液状着色剤に一様な電界を加えることによって
前記電気エネルギを印加し、さらに、前記熱エネルギを
前記液状着色剤に対して局部的に印加して、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
像記録方法。 3、前記液状着色剤を一様に加熱することによって前記
熱エネルギを印加し、さらに、前記電気エネルギを前記
液状着色剤に対して局部的に印加して、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
録方法。 4、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、前記熱エネルギ印
加手段および前記電気エネルギ印加手段を駆動して、前
記液状着色剤に対して前記熱エネルギと前記電気エネル
ギとを共に印加するよう制御する制御手段と、前記熱エ
ネルギと前記電気エネルギとを共に印加した結果飛翔す
る前記液状着色剤の、その飛翔路中に配置された記録部
材とを有することを特徴とする画像記録装置。 5、前記熱エネルギ印加手段は複数の加熱素子から成り
、前記制御手段は、前記電気エネルギ印加手段を駆動し
て、前記液状着色剤に対して一様な電界を加える一方、
前記複数の加熱素子を選択的に駆動して、前記液状着色
剤を局部的に加熱し、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よう制御するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の画像記録装
置。 6、前記電気エネルギ印加手段は複数の電界形成素子か
ら成り、前記制御手段は、前記熱エネルギ印加手段を駆
動して、前記液状着色剤を一様に加熱する一方、前記複
数の電界形成素子を選択的に駆動して、前記液状着色剤
に局部的に電界を加え、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よう制御する
ことを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の画像記録
装置。
[Claims] 1. A liquid coloring agent is arranged, electrical energy and thermal energy are applied thereto, and the liquid coloring agent in an area where both of the energies are applied is made to fly. Image recording method. 2. Applying the electrical energy by applying a uniform electric field to the liquid colorant, and further applying the thermal energy locally to the liquid colorant, so that both energies are applied together. 2. The image recording method according to claim 1, wherein the liquid colorant in the area is caused to fly. 3. Applying the thermal energy by uniformly heating the liquid colorant, and further applying the electrical energy locally to the liquid colorant, to an area where both energies are applied together. 2. The image recording method according to claim 1, wherein the liquid colorant is caused to fly. 4. A storage means for accommodating a liquid colorant, a thermal energy application means for heating the liquid colorant, an electric energy application means for applying an electric field to the liquid colorant, the thermal energy application means and the electric energy application means a control means for controlling the liquid colorant to apply both the thermal energy and the electric energy to the liquid colorant, and the liquid colorant to fly as a result of applying both the thermal energy and the electric energy. and a recording member disposed in the flight path of the image recording apparatus. 5. The thermal energy application means comprises a plurality of heating elements, and the control means drives the electric energy application means to apply a uniform electric field to the liquid colorant;
The method is characterized in that the plurality of heating elements are selectively driven to locally heat the liquid colorant, and the liquid colorant in the area where both of the energies are applied is controlled to fly. An image recording device according to claim 4. 6. The electric energy applying means includes a plurality of electric field forming elements, and the control means drives the thermal energy applying means to uniformly heat the liquid colorant while controlling the plurality of electric field forming elements. The liquid colorant is selectively driven to locally apply an electric field to the liquid colorant, and is controlled to fly the liquid colorant in a region where both of the energies are applied together. The image recording device according to item 4.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000103048A (en) * 1998-09-30 2000-04-11 Dainippon Printing Co Ltd Method and device for recording with highly viscous substance

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JPS5581161A (en) * 1978-12-13 1980-06-18 Ricoh Co Ltd Recorder
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