JPH0717062B2 - 画像記録方法 - Google Patents
画像記録方法Info
- Publication number
- JPH0717062B2 JPH0717062B2 JP61067302A JP6730286A JPH0717062B2 JP H0717062 B2 JPH0717062 B2 JP H0717062B2 JP 61067302 A JP61067302 A JP 61067302A JP 6730286 A JP6730286 A JP 6730286A JP H0717062 B2 JPH0717062 B2 JP H0717062B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ink
- recording
- liquid colorant
- electrode
- voltage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
- B41J—TYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
- B41J2/00—Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
- B41J2/005—Typewriters 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
- B41J2/01—Ink jet
- B41J2/015—Ink jet characterised by the jet generation process
- B41J2/04—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand
- B41J2/06—Ink jet characterised by the jet generation process generating single droplets or particles on demand by electric or magnetic field
- B41J2/065—Ink 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)
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に関する。
材上に画像の記録を行う画像記録方法に関する。
「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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。ところが、膜面沸騰を起こす温度が5〜60
0℃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。
せる、いわゆる熱バブルジェット法も提案されている。
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。ところが、膜面沸騰を起こす温度が5〜60
0℃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。
「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。
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。
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。
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。
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を提
供することを目的とするものである。
選定が容易で、高速記録を可能とした画像記録方法を提
供することを目的とするものである。
「問題点を解決するための手段」 本発明では、液状着色剤を吐出させるための吐出部と、
この吐出部に液状着色剤を供給する供給経路と、この供
給経路の吐出部近傍に設けられた発熱素子と、吐出部か
ら液状着色剤を飛翔させる方向に設けられた第1の電極
と、この第1の電極に向かって吐出部にある液状着色剤
の液面を通過する電界を第1の電極との間に形成するた
めの第2の電極と、この第2の電極と第1の電極の間に
液状着色剤を飛翔させるときだけパルス状の電圧を印加
する第1の電圧印加手段と、この第1の電圧印加手段に
よって電圧が印加されたときにこのパルス状の電圧が印
加されている期間と所定の期間だけ重複するパルス状の
電圧を発熱素子に印加する第2の電圧印加手段とを画像
記録装置に具備させている。
この吐出部に液状着色剤を供給する供給経路と、この供
給経路の吐出部近傍に設けられた発熱素子と、吐出部か
ら液状着色剤を飛翔させる方向に設けられた第1の電極
と、この第1の電極に向かって吐出部にある液状着色剤
の液面を通過する電界を第1の電極との間に形成するた
めの第2の電極と、この第2の電極と第1の電極の間に
液状着色剤を飛翔させるときだけパルス状の電圧を印加
する第1の電圧印加手段と、この第1の電圧印加手段に
よって電圧が印加されたときにこのパルス状の電圧が印
加されている期間と所定の期間だけ重複するパルス状の
電圧を発熱素子に印加する第2の電圧印加手段とを画像
記録装置に具備させている。
これは、上記液状着色剤全体に一様な電界を短時間加え
ることによって上記パルス状の電気エネルギを印加し、
さらに、上記パルス状の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。
ることによって上記パルス状の電気エネルギを印加し、
さらに、上記パルス状の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。
また、あるいは、上記液状着色剤全体を一様に短時間加
熱することによって上記パルス状の熱エネルギを印加
し、さらに、上記パルス状の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。
熱することによって上記パルス状の熱エネルギを印加
し、さらに、上記パルス状の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。
「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。
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。
この方法は、例えば次のような態様で実現される。
まず、液状着色剤に一様な電界を加えておく。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。
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。
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。
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。
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。
うな態様があげられる。
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。
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。
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。
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。
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けた場合にも、同様の
記録を行うことができる。
を加える複数の電界形成素子を設けた場合にも、同様の
記録を行うことができる。
ここで、液状着色剤にパルス状の電気エネルギを印加す
ると同時にパルス状の熱エネルギを印加する方法をとる
と、両エネルギが共に印加された領域で、液状着色剤の
飛翔が生じても、その前後に他の領域で誤飛翔が生じる
ことがない。また、常時電界等が印加されていないの
で、液状着色剤の液面を安定にし、かつ液状着色剤の飛
翔後の安定液面への復帰が速い。従って、安定にかつ高
速に記録を行うことができる。
ると同時にパルス状の熱エネルギを印加する方法をとる
と、両エネルギが共に印加された領域で、液状着色剤の
飛翔が生じても、その前後に他の領域で誤飛翔が生じる
ことがない。また、常時電界等が印加されていないの
で、液状着色剤の液面を安定にし、かつ液状着色剤の飛
翔後の安定液面への復帰が速い。従って、安定にかつ高
速に記録を行うことができる。
「実施例」 (動作原理) 本発明の画像記録方法の記録動作原理を、第1図を用い
て説明する。
て説明する。
まず、第1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、いずれも導電性の板である。
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、いずれも導電性の板である。
この両電極2、3の間に直流電源4による所定の電圧を
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。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。
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。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。
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。
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。
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T0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b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
1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。
図中、領域S1の温度T1が他の領域の温度T0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b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
1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。
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。
ど急激に加熱しなくても引き起こすことができる。
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。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。
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。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。
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。
きた。
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。
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。
この現象は、例えばJ.R.MELCHER著(米国M.I.T.PRESS社
発行)「FIELD・COUPLED SURFACE WAVES」(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。
発行)「FIELD・COUPLED SURFACE WAVES」(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。
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勝ってイン
ク柱が成長するのである。
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勝ってイン
ク柱が成長するのである。
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。
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。
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。
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。
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つのドットを記録することができる。さ
らに、このドッ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。
面に導けば、1つのドットを記録することができる。さ
らに、このドッ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。
ここで、電源の電圧をさらに上昇させたとき、熱エネル
ギを印加した領域S1で、インクの温度がT1に上昇し、イ
ンク柱1′が生じるほか、温度上昇が無い領域S2におい
てもインク柱1″の成長する兆候が見られた(第1図
d)。
ギを印加した領域S1で、インクの温度がT1に上昇し、イ
ンク柱1′が生じるほか、温度上昇が無い領域S2におい
てもインク柱1″の成長する兆候が見られた(第1図
d)。
そこで、インクの加熱領域におけるインク液面からの液
柱の成長が、インクのいかなる物性に依存するかを調べ
るため、次のような実験を行った。
柱の成長が、インクのいかなる物性に依存するかを調べ
るため、次のような実験を行った。
第2図aのグラフ中の実線は、常温で、体積抵抗率が10
3、104、105、106Ω・cmの各インクについて、それぞれ
その閾電界の値を測定した結果を示すものである。ま
た、その場合の液柱成長時間をとり、破線のような結果
を得た。
3、104、105、106Ω・cmの各インクについて、それぞれ
その閾電界の値を測定した結果を示すものである。ま
た、その場合の液柱成長時間をとり、破線のような結果
を得た。
同様にして、表面張力の異なるインクについて、第2図
bのような結果を得て、粘度の異なるインクについて、
第2図cのような結果を得た。なお、インクの液柱成長
時間は、300μm隔てた対向電極にインクが接触するま
での時間である。
bのような結果を得て、粘度の異なるインクについて、
第2図cのような結果を得た。なお、インクの液柱成長
時間は、300μm隔てた対向電極にインクが接触するま
での時間である。
すなわち、閾電界は表面張力や粘度の増大と共に低下
し、液柱成長時間はインク体積抵抗率が増大すると長く
なる傾向が見られる。
し、液柱成長時間はインク体積抵抗率が増大すると長く
なる傾向が見られる。
以上の実験結果から、熱エネルギと電気エネルギの協同
作用による液柱の発生は、加熱領域におけるインクの表
面張力の温度変化が主要因と考えられる。しかし、この
表面張力の温度変化そのものはそれ程大きくない。従っ
て、他の要因によって液面に摂動が生じ、誤飛翔が生じ
る場合もある。特に、記録速度の向上のために、インク
柱の成長速度を増加させようとし、印加電界の強度を増
加させた場合に、この誤飛翔が生じ易くなる。
作用による液柱の発生は、加熱領域におけるインクの表
面張力の温度変化が主要因と考えられる。しかし、この
表面張力の温度変化そのものはそれ程大きくない。従っ
て、他の要因によって液面に摂動が生じ、誤飛翔が生じ
る場合もある。特に、記録速度の向上のために、インク
柱の成長速度を増加させようとし、印加電界の強度を増
加させた場合に、この誤飛翔が生じ易くなる。
そこで、本発明においては、誤飛翔防止のため、電気エ
ネルギと熱エネルギとをパルス状に印加することとし
た。
ネルギと熱エネルギとをパルス状に印加することとし
た。
第3図はその電気エネルギEの印加タイミングと熱エネ
ルギHの印加タイミングの態様を示すタイムチャートで
ある。
ルギHの印加タイミングの態様を示すタイムチャートで
ある。
第3図aの場合、電気エネルギと熱エネルギとは同一タ
イミングで同一時間印加される。第3図b、cはいずれ
か一方の印加中にこれにより短時間他方のエネルギを印
加している。また、第3図d、eについては、電気エネ
ルギも熱エネルギもほぼ同一時間印加されるが、いずれ
か一方が先行している。
イミングで同一時間印加される。第3図b、cはいずれ
か一方の印加中にこれにより短時間他方のエネルギを印
加している。また、第3図d、eについては、電気エネ
ルギも熱エネルギもほぼ同一時間印加されるが、いずれ
か一方が先行している。
電気エネルギを熱エネルギよりも先行させると、熱エネ
ルギを加える前にインクを飛翔させやすい状態にするこ
とができ、発熱量を減らすことができる。しかも先行さ
せる期間を適当に選べば誤飛翔が生じることもない。逆
に、熱エネルギを先に加え、インクの粘度が十分低下し
た後で電気エネルギを加えれば、電気エネルギを印加す
るタイミングによってインクを飛翔させる時期を正確に
制御することができる。すなわち、熱エネルギを加える
前のインクの温度や周囲温度の違いによって発熱させて
からインクの粘度が飛翔に必要な値以下に低下するまで
の時間が変動しても、インクを飛翔させるタイミングは
この影響を受けず、電界を加えるタイミングによって制
御することができる。
ルギを加える前にインクを飛翔させやすい状態にするこ
とができ、発熱量を減らすことができる。しかも先行さ
せる期間を適当に選べば誤飛翔が生じることもない。逆
に、熱エネルギを先に加え、インクの粘度が十分低下し
た後で電気エネルギを加えれば、電気エネルギを印加す
るタイミングによってインクを飛翔させる時期を正確に
制御することができる。すなわち、熱エネルギを加える
前のインクの温度や周囲温度の違いによって発熱させて
からインクの粘度が飛翔に必要な値以下に低下するまで
の時間が変動しても、インクを飛翔させるタイミングは
この影響を受けず、電界を加えるタイミングによって制
御することができる。
上記いずれの場合にも、液状着色剤に対して両エネルギ
が共に印加された時、共に印加された領域で、液状着色
剤の飛翔が生じる。
が共に印加された時、共に印加された領域で、液状着色
剤の飛翔が生じる。
(記録ヘッドの実施例) 第4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横断面図である。
とその周辺部の実施例を示す横断面図である。
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。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。
12方向へ向けて配置されている。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。
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1
0、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。
り、その間に液状着色剤13が収容されている。壁部材1
0、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。
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。
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、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。
って、電界形成用電極19が形成されている。
第5図にその主要部の斜視図を示した。
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。この実施例の場合、い
わゆるエッジ型のサーマルヘッドを使用し、発色温度約
90℃の感熱記録紙に記録密度8ドット/mmの記録を行う
ことができるものである。この感熱紙への記録時には、
各発熱抵抗体に0.5W/ドットの電力が1msec印加される。
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。この実施例の場合、い
わゆるエッジ型のサーマルヘッドを使用し、発色温度約
90℃の感熱記録紙に記録密度8ドット/mmの記録を行う
ことができるものである。この感熱紙への記録時には、
各発熱抵抗体に0.5W/ドットの電力が1msec印加される。
また、一対の壁部材10、11の間隔Dは、100μmに選定
した。
した。
再び第4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。
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。
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。
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。
電源22、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。
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。
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重量パーセント
分散させたインクを使用した。その20℃における体積抵
抗率は1.0×106Ω・cm、粘度は300cp。表面張力は70dyn
e/cmであった。
フィン中にカーボンブラック顔料を約15重量パーセント
分散させたインクを使用した。その20℃における体積抵
抗率は1.0×106Ω・cm、粘度は300cp。表面張力は70dyn
e/cmであった。
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。
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。
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1msecの通電を行った。
この実施例の場合、25V、25mAで1msecの通電を行った。
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の円形のドットが記録された。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。
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の円形のドットが記録された。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。
なお、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。
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。
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。
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。
ここで、電源22の電圧を1500Vとしたとき、発熱抵抗体1
6に通電開始後、約100μsec経過してからインク柱の成
長が開始した。そして、記録部材12にインクが付着し、
インク面13′がもとの状態に復帰するまで約1msec程度
かかった。
6に通電開始後、約100μsec経過してからインク柱の成
長が開始した。そして、記録部材12にインクが付着し、
インク面13′がもとの状態に復帰するまで約1msec程度
かかった。
次の記録動作は、このインク面13′の復帰後に行わなけ
ればならないが、このままでは、ある程度以上の高速化
が困難である。
ればならないが、このままでは、ある程度以上の高速化
が困難である。
一方、電源22の電圧を2500Vに昇圧した場合、インク柱
の成長開始までの時間が50μsec程度に短縮された。し
かし、上記インク面13′の復帰時間は変化しない。しか
も、加熱領域以外の領域において、インクの誤飛翔が生
じるようになった。
の成長開始までの時間が50μsec程度に短縮された。し
かし、上記インク面13′の復帰時間は変化しない。しか
も、加熱領域以外の領域において、インクの誤飛翔が生
じるようになった。
これに対して、電源22の電圧を、発熱抵抗体16への通電
開始と同時に立上げ、約100μsecから1msec経過後再
び、これを遮断するようにした。
開始と同時に立上げ、約100μsecから1msec経過後再
び、これを遮断するようにした。
これによって、電源電圧が2500Vの場合でも誤飛翔が生
じることなく、また、インク面は約200μsecで復帰する
ようになった。
じることなく、また、インク面は約200μsecで復帰する
ようになった。
すなわち、電気エネルギを印加しない状態では、液面は
クーロン力を全く受けないために安定で、かつ、インク
飛翔後もよりすみやかに安定化する。
クーロン力を全く受けないために安定で、かつ、インク
飛翔後もよりすみやかに安定化する。
また、このような安定状態から急激に局部的に電気エネ
ルギと熱エネルギとが印加されると、その部分でのみイ
ンクの飛翔が生じる。その後すみやかに両エネルギの印
加を停止すると、誤飛翔の生じる余地を無くすことがで
きる。
ルギと熱エネルギとが印加されると、その部分でのみイ
ンクの飛翔が生じる。その後すみやかに両エネルギの印
加を停止すると、誤飛翔の生じる余地を無くすことがで
きる。
制御手段24は、このように、電源22と電源23をそれぞれ
所定のタイミングで所定時間駆動し、パルス状の電気エ
ネルギと熱エネルギとが印加されるようにする。その印
加タイミングは、第3図で説明したように、種々選択す
ることが可能である。
所定のタイミングで所定時間駆動し、パルス状の電気エ
ネルギと熱エネルギとが印加されるようにする。その印
加タイミングは、第3図で説明したように、種々選択す
ることが可能である。
(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。
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。
第6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。
すグラフである。
第6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。
する程、閾電界の値が低下していくことがわかる。
また、第6図b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。
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。
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。
ることが明白となっている。
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。
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。
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。
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。
「変形例」 (電気エネルギ印加手段の変形) 第7図に、本発明の先に説明した記録ヘッドの要部の変
形例を示した。
形例を示した。
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、多数の電界形成要電極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。
内面には、多数の電界形成要電極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。
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。この電源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。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、インクを加熱するので、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。
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。この電源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。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、インクを加熱するので、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。
(熱エネルギ印加手段の変形) 第8図に、上記の記録ヘッドの要部の、さらに別の実施
例を示した。
例を示した。
この実施例では、水平に配置した基板40上に第8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堰状部材41、42によ
って、発熱抵抗体16の上方に保持されている。
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堰状部材41、42によ
って、発熱抵抗体16の上方に保持されている。
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、図示しない電気エンルギ
印加手段が、基板40に垂直な方向に電界を形成する。
向けて配置されている。また、図示しない電気エンルギ
印加手段が、基板40に垂直な方向に電界を形成する。
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。
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。
(その他) 本発明の画像記録方法は以上の実施例に限定されない。
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。
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。
また、電気エネルギ印加手段と熱エネルギ印加手段のい
ずれか一方を常時駆動し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。
ずれか一方を常時駆動し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。
「発明の効果」 以上説明した本発明の画像記録方法によれば、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。
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。
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。
成でよく、複雑な精密な機構を必要としない。
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。
少量で良く、駆動回路等の小型化を図ることができる。
さらに、電界が常時加えられていないので、飛翔前後に
おいて液状着色剤の液面状態を安定化することができ、
誤飛翔を防止することができる。また、飛翔後に液面が
安定状態に復帰するまでの時間を短縮することができ、
印字の高速化を図ることができる。さらに、電界を形成
するパルスと発熱素子に印加するパルスのタイミングを
適当に設定することによって、液状着色剤を飛翔させる
のに必要な熱エネルギを少なくすることができる。ま
た、液状着色剤を飛翔させるタイミングを熱エネルギを
加える前の液状着色剤の温度や周囲温度の変動にかかわ
らず正確に制御することができ、印字品質を向上させる
ことができる。
おいて液状着色剤の液面状態を安定化することができ、
誤飛翔を防止することができる。また、飛翔後に液面が
安定状態に復帰するまでの時間を短縮することができ、
印字の高速化を図ることができる。さらに、電界を形成
するパルスと発熱素子に印加するパルスのタイミングを
適当に設定することによって、液状着色剤を飛翔させる
のに必要な熱エネルギを少なくすることができる。ま
た、液状着色剤を飛翔させるタイミングを熱エネルギを
加える前の液状着色剤の温度や周囲温度の変動にかかわ
らず正確に制御することができ、印字品質を向上させる
ことができる。
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図はインクの物性と閾電界および液柱成長時間
の関係を示すグラフ、第3図はパルス状の電気エネルギ
と熱エネルギの印加タイミングの例を示すタイムチャー
ト、第4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5図はその要部の斜視図、第6
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7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8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、E……電
気エンルギ、H……熱エネルギ。
図、第2図はインクの物性と閾電界および液柱成長時間
の関係を示すグラフ、第3図はパルス状の電気エネルギ
と熱エネルギの印加タイミングの例を示すタイムチャー
ト、第4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5図はその要部の斜視図、第6
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7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8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、E……電
気エンルギ、H……熱エネルギ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−12858(JP,A) 特開 昭61−189950(JP,A) 特開 昭62−151348(JP,A) 実開 昭61−70039(JP,U)
Claims (1)
- 【請求項1】液状着色剤を吐出させるための吐出部と、 この吐出部に液状着色剤を供給する供給経路と、 この供給経路の前記吐出部近傍に設けられた発熱素子
と、 前記吐出部から前記液状着色剤を飛翔させる方向に設け
られた第1の電極と、 この第1の電極に向かって前記吐出部にある液状着色剤
の液面を通過する電界を第1の電極との間に形成するた
めの第2の電極と、 この第2の電極と前記第1の電極の間に前記液状着色剤
を飛翔させるときだけパルス状の電圧を印加する第1の
電圧印加手段と、 この第1の電圧印加手段によって電圧が印加されたとき
にこのパルス状の電圧が印加されている期間と所定の期
間だけ重複するパルス状の電圧を前記発熱素子に印加す
る第2の電圧印加手段 とを具備することを特徴とする画像記録装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61067302A JPH0717062B2 (ja) | 1986-03-27 | 1986-03-27 | 画像記録方法 |
| US07/030,438 US4752783A (en) | 1986-03-27 | 1987-03-26 | Thermal-electrostatic ink jet recording method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61067302A JPH0717062B2 (ja) | 1986-03-27 | 1986-03-27 | 画像記録方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62225353A JPS62225353A (ja) | 1987-10-03 |
| JPH0717062B2 true JPH0717062B2 (ja) | 1995-03-01 |
Family
ID=13341073
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61067302A Expired - Lifetime JPH0717062B2 (ja) | 1986-03-27 | 1986-03-27 | 画像記録方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0717062B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3014815B2 (ja) * | 1990-08-31 | 2000-02-28 | キヤノン株式会社 | インクジェット記録装置 |
| JPH05124187A (ja) * | 1991-10-31 | 1993-05-21 | Canon Inc | インクジエツト式記録装置および該装置におけるインク液滴制御方法ならびにインクミスト吸着方法 |
| DE69716003T2 (de) | 1996-09-26 | 2003-03-06 | Xerox Corp | Verfahren und Vorrichtung zum Bilden und Bewegen von Tintentröpfen |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5912858A (ja) * | 1982-07-14 | 1984-01-23 | Fujitsu Ltd | 非衝撃式印刷装置 |
| JPS6170039U (ja) * | 1984-10-15 | 1986-05-13 | ||
| US4580148A (en) * | 1985-02-19 | 1986-04-01 | Xerox Corporation | Thermal ink jet printer with droplet ejection by bubble collapse |
-
1986
- 1986-03-27 JP JP61067302A patent/JPH0717062B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62225353A (ja) | 1987-10-03 |
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