JP3278259B2 - Ink jet recording head, ink jet recording apparatus using the same, and recording method - Google Patents
Ink jet recording head, ink jet recording apparatus using the same, and recording methodInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、熱エネルギーの作用に
よって、液体を飛翔させて記録を行うためのインクジェ
ット記録ヘッド、及び、係るインクジェット記録ヘッド
を用いたインクジェット記録装置、及び記録方法に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ink jet recording head for performing recording by flying a liquid by the action of thermal energy, an ink jet recording apparatus using the ink jet recording head, and a recording method.
【0002】[0002]
【従来の技術】インクジェット記録方法は、種々の方式
によりインクで飛翔的液滴を形成し、これを紙等被記録
材に付着させて記録を行なう記録方法である。2. Description of the Related Art An ink jet recording method is a recording method in which flying droplets are formed with ink by various methods, and the droplets are attached to a recording material such as paper to perform recording.
【0003】この種の記録方法を採用したインクジェッ
ト記録装置は、低騒音で高速印字、高密度記録ができ
る。しかも普通紙に対して、現像、定着などの処理が不
要であることから、装置自体を小型化することができ、
かつ、大量生産時の生産性が良く、製造費用も廉価にで
きるものとして特に注目されている。An ink jet recording apparatus employing this type of recording method can perform high-speed printing and high-density recording with low noise. Moreover, since processing such as development and fixing is not required for plain paper, the size of the apparatus itself can be reduced.
In addition, it has attracted particular attention as having good productivity at the time of mass production and being capable of reducing manufacturing costs.
【0004】特にオンデマンド型インクジェット記録装
置は、コンティニアス型インクジェット記録装置で必要
とされる高電圧発生装置及び不要インク回収装置が不要
であり、装置を小型化できることからその応用が有望視
されている。In particular, the on-demand type ink jet recording apparatus does not require a high voltage generator and an unnecessary ink recovery apparatus required for a continuous type ink jet recording apparatus, and can be downsized, so that its application is expected to be promising. I have.
【0005】その中でも、特公昭61−59914号公
報に記載されている液体が充填されている液路中の一部
を熱して前記液体に急激に発泡による体積増加に伴う圧
力変位を与えることにより、前記液路中に連通する出口
より吐出される液体の飛翔用液滴を形成し、前記液滴を
被記録材に付着させて記録するインクジェット記録ヘッ
ドを使用したインクジェット記録装置は、上述のインク
ジェット記録ヘッドが、ノズルを高密度化、マルチ化し
易い特徴を持つので、ヘッドを長尺化することにより印
字速度を向上させ、かつ、高品位の画像を得ることがで
きる等の利点があり注目されている。[0005] Above all, by heating a part of a liquid passage filled with a liquid described in Japanese Patent Publication No. 61-59914 to give the liquid a pressure displacement accompanying a sudden increase in volume due to foaming. An ink jet recording apparatus using an ink jet recording head for forming a flying droplet of a liquid ejected from an outlet communicating with the liquid path and adhering the droplet to a recording material for recording is provided by the above-described ink jet recording apparatus. Since the recording head has the feature that the nozzles can be densely and easily multiplied, there is an advantage that the printing speed can be improved by increasing the length of the head, and a high-quality image can be obtained. ing.
【0006】この飛翔的液滴を形成するために熱エネル
ギーを利用するインクジェット記録ヘッドにおいて、一
般的にインクを加熱する手段は、電気信号を印加するこ
とにより発熱してインクを加熱することのできる発熱抵
抗体と、かかる発熱抵抗体(以後、ヒータと称する。)
に電気信号を印加するための電極とを有する電気熱変換
体を具えている。In an ink jet recording head utilizing thermal energy for forming flying droplets, generally, the means for heating ink can generate heat by applying an electric signal to heat the ink. A heating resistor and such a heating resistor (hereinafter referred to as a heater)
And an electrode for applying an electric signal to the electrothermal transducer.
【0007】なお、ヒータ及び電極等は半導体プロセス
を用いて形成されるもので、例えば、基板上(例えば、
Si 、硝子、セラミックス等)に設けられた発熱抵抗体
(例えば、Hf B2 、Zr B2 、Ta N2 、Ta Si 等
の耐熱抵抗材)上に、電気良導体である金属からなる配
線部(電極、例えば、Al 、Au 、Ag 、Cu 等)を上
記中間層が露出するように積層して形成される。即ち、
中間層が露出した部分がヒータとなる。さらに、必要に
応じてインクからの電食、酸化を防ぐために、耐熱性、
インク遮断性に優れた保護膜等を少なくともヒータ及び
電極に設けられる。The heater and the electrodes are formed by using a semiconductor process.
On a heat-generating resistor (for example, a heat-resistant material such as HfB2, ZrB2, TaN2, TaSi, etc.) provided on a Si, glass, ceramics, etc.), a wiring portion (electrode, for example, , Al, Au, Ag, Cu, etc.) so that the intermediate layer is exposed. That is,
The portion where the intermediate layer is exposed serves as a heater. Furthermore, if necessary, to prevent electrolytic corrosion and oxidation from the ink, heat resistance,
At least a heater and an electrode are provided with a protective film or the like having excellent ink blocking properties.
【0008】このヒータを記録信号に応じた電気信号に
より、繰り返し高温に発熱させてインクを加熱し液滴吐
出を行うインクジェット記録においては、以下なる条件
下でも(例えば、高周波数駆動など)、この信号に応じ
て吐出をする液滴の体積及び速度が均一とすること、つ
まり吐出液滴の記録特性を安定化することが、記録され
た画像品位の高いレベルでの安定化につながるので、い
かにして、いかなる条件下でも毎回の記録信号に応じて
吐出する液滴の記録特性を常に安定させて、記録画像の
品位を高いレベルで維持し続けることができるか、に着
目した開発が従来行われてきた。[0008] In ink-jet recording in which the heater is repeatedly heated to a high temperature by an electric signal corresponding to a recording signal to heat ink to discharge droplets, even under the following conditions (for example, high-frequency driving, etc.) How to make the volume and speed of the droplets discharged according to the signal uniform, that is, to stabilize the recording characteristics of the discharged droplets, leads to stabilization of the recorded image quality at a high level. Conventionally, development has focused on whether the recording characteristics of droplets ejected in response to each recording signal can be constantly stabilized under any conditions and the quality of the recorded image can be maintained at a high level. I have been.
【0009】毎回の記録信号に応じて吐出する液滴の記
録特性を常に安定させて、記録画像の品位を高いレベル
で、長期に渡って維持し続けるためには、毎回の記録信
号に応じてヒータ上で生起する気泡が、常に均一の大き
さであり、かつ均一の形状であり続けなければならな
い。In order to constantly stabilize the recording characteristics of droplets ejected in response to each recording signal and maintain the quality of the recorded image at a high level for a long period of time, it is necessary to respond to each recording signal. The bubbles generated on the heater must always be of a uniform size and of a uniform shape.
【0010】しかしながら、いかなる条件下でも毎回の
記録信号に応じてヒータ状に生起する気泡を、常に均一
にすることは非常に困難であり、従来の記録ヘッドでは
ほとんど不可能であった。[0010] However, it is very difficult to make bubbles generated in a heater shape in accordance with each print signal always uniform under any conditions, and it is almost impossible with a conventional print head.
【0011】本発明は、これらの問題に鑑みなされたも
のであり、本発明の目的は、いかなる条件下でも毎回の
記録信号に応じて吐出する液滴の記録特性を常に安定さ
せて、かつ記録画像の品位を高いレベルで維持しするこ
とのできる記録ヘッド、これを用いたインクジェット記
録装置、及び記録方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of these problems, and an object of the present invention is to always stabilize the recording characteristics of droplets ejected in response to a recording signal every time under any conditions and to perform recording. An object of the present invention is to provide a recording head capable of maintaining a high image quality at a high level, an inkjet recording apparatus using the recording head, and a recording method.
【0012】上記目的は、以下の本発明によって達成さ
れる。即ち、本発明は、少なくとも、インクを吐出する
ためのヒータ、インク吐出口、及び、該インク吐出口に
インクを供給するインク流路を有し、熱エネルギーの作
用により気泡を形成してインク滴をインク吐出口から吐
出させるインクジェット記録ヘッドにおいて、前記ヒー
タ面の上方に前記インク吐出口を配置し、インク中に含
まれる液媒体の分子結合状態を均一化するために、前記
インクに超音波エネルギーを付与する超音波発生素子
を、前記ヒータと同一の基板の、前記インク流路の上流
側に設けたことを特徴とするインクジェット記録ヘッ
ド、及び、該記録ヘッドを用いて記録を行うインクジェ
ット記録装置である。The above object is achieved by the present invention described below. That is, the present invention has at least a heater for ejecting ink, an ink ejection port, and an ink flow path for supplying ink to the ink ejection port, and forms ink bubbles by the action of thermal energy. in the ink jet recording head for discharging the ink discharge port, said heating
The ink ejection port is arranged above the ink jetting surface, and an ultrasonic wave generating element for applying ultrasonic energy to the ink to equalize the molecular bonding state of the liquid medium contained in the ink is the same as the heater. An ink jet recording head provided on the substrate upstream of the ink flow path, and an ink jet recording apparatus for performing recording using the recording head.
【0013】また、本発明は、少なくとも、インクを吐
出するためのヒータ、インク吐出口、及び、該インク吐
出口にインクを供給するインク流路を有し、熱エネルギ
ーの作用により気泡を形成してインク滴をインク吐出口
から吐出させるインクジェット記録方法において、前記
ヒータ面の上方に前記インク吐出口を配置し、前記ヒー
タと同一の基板の、前記インク流路の上流側に設けた超
音波発生素子により、前記インクに超音波エネルギーを
付与して、前記インク中に含まれる液媒体の分子結合状
態を均一化することを特徴とするインクジェット記録方
法である。Further, the present invention has at least a heater for discharging ink, an ink discharge port, and an ink flow path for supplying ink to the ink discharge port, and forms bubbles by the action of thermal energy. an ink droplet in the ink-jet recording method to eject from the ink ejection port Te, the
The ink discharge port is disposed above the heater surface, the heating
The ultrasonic energy is applied to the ink by an ultrasonic wave generating element provided on the same substrate as the substrate and on the upstream side of the ink flow path, and the molecular bonding state of the liquid medium contained in the ink is made uniform. This is an ink jet recording method characterized by the following.
【0014】本発明者は、熱エネルギーの作用によりイ
ンクをインク滴として吐出させるインクジェット記録ヘ
ッドで、記録ヘッド内に保持されるインクを、インク中
に含まれる液媒体の分子結合状態をミクロ的に均一化し
て分散させたインクとし、係るインクの特性を維持する
手段をこの記録ヘッドのインク保持部の何れかに設ける
ことで、常にインク内の分子を互いに拡散し、ミクロ的
に均一化した液体組成を維持し続けることにより、毎回
の記録信号に応じて吐出する液滴の記録特性を常に安定
させて、記録画像の品位を高いレベルで、長期に渡って
維持することができることを見い出し、本発明に至っ
た。The present inventor has proposed an ink jet recording head that ejects ink as ink droplets by the action of thermal energy. The ink held in the recording head can be microscopically changed in a molecular bonding state of a liquid medium contained in the ink. By providing a means for maintaining the characteristics of the ink as an ink which has been made uniform and dispersed in any of the ink holding portions of the recording head, molecules in the ink are always diffused with each other, and a liquid which has been made microscopically uniform. It has been found that by maintaining the composition, the recording characteristics of the droplets ejected in response to each recording signal can be constantly stabilized, and the quality of the recorded image can be maintained at a high level for a long time. Invented the invention.
【0015】以下、本発明を詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail.
【0016】本発明で用いるインクは、液媒体中の水等
の分子を互いに拡散し、分子結合状態をミクロ的に均一
化し分散させたインクである。The ink used in the present invention is an ink in which molecules such as water in a liquid medium are diffused with each other to homogenize and disperse the molecular bonding state microscopically.
【0017】本発明のインクジェット記録に用いるイン
クは、染料や顔料などの色材と、これを溶解、又は分散
する液媒体を含む。The ink used in the ink jet recording of the present invention contains a coloring material such as a dye or a pigment and a liquid medium in which the coloring material is dissolved or dispersed.
【0018】色材としては公知のものでもよく、例え
ば、直接染料、酸性染料、塩基性染料、反応性染料、食
品用色素の水溶性染料、顔料、分散染料の不溶性色素で
ある。ただし不溶性色素の場合は、水系インク中で均一
に分散されていることが必要である。The coloring material may be a known one, for example, a direct dye, an acid dye, a basic dye, a reactive dye, a water-soluble dye of food coloring matter, a pigment, or an insoluble coloring matter of a disperse dye. However, in the case of an insoluble dye, it is necessary that the dye is uniformly dispersed in the aqueous ink.
【0019】例えば、水溶性染料としては、 C.I.ダイレクトブラック −17、−19、−
22、−32、−38、−51、−62、−71、−1
08、−146、−154 C.I.ダイレクトイエロー −12、−24、
−26、−44、−86、−87、−98、−100、
−130、−142 C.I.ダイレクトレッド −1、−4、−1
3、−17、−23、−28、−31、−62、−7
9、−81、−83、−89、−227、−240、−
242、−243 C.I.ダイレクトブルー −6、−22、−2
5、−71、−78、−86、−90、−106、−1
99 C.I.ダイレクトオレンジ −34、−39、−
44、−46、−60 C.I.ダイレクトバイオレット −47、−48 C.I.ダイレクトブラウン −109 C.I.ダイレクトグリーン −59等の直接染
料、 C.I.アシッドブラック −2、−7、−2
4、−26、−31、−52、−63、−112、−1
18、−168、−172、−208 C.I.アシッドイエロー −11、−17、−
23、−25、−29、−42、−49、−61、−7
1 C.I.アシッドトレッド −1、−6、−8、
−32、−37、−51、−52、−80、−85、−
87、−92、−94、−115、−180、−25
4、−256、−289、−315、−317 C.I.アシッドブルー −9、−22、−4
0、−59、−93、−102、−104、−113、
−117、−120、−167、−229、−234、
−254 C.I.アシッドオレンジ −7、−19 C.I.アシッドバイオレット −49等の酸性染
料、 C.I.リアクティブブラック −1、−5、−8、
−13、−14、−23、−31、−34、−39 C.I.リアクティブイエロー −2、−3、−1
3、−15、−17、−18、−23、−24、−3
7、−42、−57、−58、−64、−75、−76
−、−77、−79、−81、−84、−85、−8
7、−88、−91、−92、−93、−95、−10
2、−111、−115、−116、−130、−13
1、−132、−133、−135、−137、−13
9、−140、−142、−143、−144、−14
5、−146、−147、−148、−151、−16
2、−163 C.I.リアクティブレッド −3、−13、−1
6、−21、−22、−23、−24、−29、−3
1、−33、−35、−45、−49、−55、−6
3、−85、−106、−109、−111、−11
2、−113、−114、−118、−126、−12
8、−130、−131、−141、−151、−17
0、−171、−174、−176、−177、−18
3、−184、−186、−187、−188、−19
0、−193、−194、−195、−196、−20
0、−201、−202、−204、−206、−21
8、−221 C.I.リアクティブブルー −2、−3、−5、
−8、−10、−13、−14、−15、−18、−1
9、−21、−25、−27、−28、−38、−3
9、−40、−41、−49、−52、−63、−7
1、−72、−74、−75、−77、−78、−7
9、−89、−100、−101、−104、−10
5、−119、−122、−147、−158、−16
0、−162、−166、−169、−170、−17
1、−172、−173、−174、−176、−17
9、−184、−190、−191、−194、−19
5、−198、−204、−211、−216、−21
7 C.I.リアクティブオレンジ −5、−7、−1
1、−12、−13、−15、−16、−35、−4
5、−46、−56、−62、−70、−72、−7
4、−82、−84、−87、−91、−92、−9
3、−95、−97、−99 C.I.リアクティブバイオレット −1、−4、−
5、−6、−22、−24、−33、−36、−38 C.I.リアクティブブルー −2、−3、−5、
−8、−10、−13、−14、−15、−18、−1
9、−21、−25、−27、−28、−38、−3
9、−40、−41、−49、−52、−63、−7
1、−72、−74、−75、−77、−78、−7
9、−89、−100、−101、−104、−10
5、−119、−122、−147、−153、−16
0、−162、−166、−169、−170、−17
1、−172、−173、−174、−176、−17
9、−184、−190、−191、−194、−19
5、−198、−204、−211、−216、−21
7 C.I.リアクティブグリーン −5、−8、−1
2、−15、−19、−23 C.I.リアクティブブラウン −2、−7、−8、
−9、−11、−16、−17、−18、−21、−2
4、−26、−31、−32、−33等の反応染料、 C.I.ベーシックブラック −2 C.I.ベーシックレッド −1、−2、−9、
−12、−13、−14、−27 C.I.ベーシックブルー −1、−3、−5、−
7、−9、−24、−25、−26、−28、−29 C.I.ベーシックバイオレット −7、−14、−2
7 C.I.フードブラック −1、−2 等が挙げられる。これら上記の色材の例は、本発明のイ
ンクジェット記録に用いるインクに対して特に好ましい
ものであるが、これらに特に限定されなくても構わな
い。For example, water-soluble dyes include C.I. I. Direct Black -17, -19,-
22, -32, -38, -51, -62, -71, -1
08, -146, -154 C.I. I. Direct yellow -12, -24,
-26, -44, -86, -87, -98, -100,
-130, -142 C.I. I. Direct Red -1, -4, -1
3, -17, -23, -28, -31, -62, -7
9, -81, -83, -89, -227, -240,-
242, -243 C.I. I. Direct Blue -6, -22, -2
5, -71, -78, -86, -90, -106, -1
99 C.I. I. Direct orange -34, -39,-
44, -46, -60 C.I. I. Direct violet -47, -48 C.I. I. Direct Brown -109 C.I. I. Direct dyes such as Direct Green -59; I. Acid Black -2, -7, -2
4, -26, -31, -52, -63, -112, -1
18, -168, -172, -208 C.I. I. Acid Yellow -11, -17,-
23, -25, -29, -42, -49, -61, -7
1 C. I. Acid tread -1, -6, -8,
-32, -37, -51, -52, -80, -85,-
87, -92, -94, -115, -180, -25
4, -256, -289, -315, -317 C.I. I. Acid Blue -9, -22, -4
0, -59, -93, -102, -104, -113,
-117, -120, -167, -229, -234,
-254 C.I. I. Acid Orange -7, -19 C.I. I. Acid violet -49 and the like; C.I. I. Reactive Black -1, -5, -8,
-13, -14, -23, -31, -34, -39 C.I. I. Reactive Yellow -2, -3, -1
3, -15, -17, -18, -23, -24, -3
7, -42, -57, -58, -64, -75, -76
-, -77, -79, -81, -84, -85, -8
7, -88, -91, -92, -93, -95, -10
2, -111, -115, -116, -130, -13
1, -132, -133, -135, -137, -13
9, -140, -142, -143, -144, -14
5, -146, -147, -148, -151, -16
2, -163 C.I. I. Reactive Red -3, -13, -1
6, -21, -22, -23, -24, -29, -3
1, -33, -35, -45, -49, -55, -6
3, -85, -106, -109, -111, -11
2, -113, -114, -118, -126, -12
8, -130, -131, -141, -151, -17
0, -171, -174, -176, -177, -18
3, -184, -186, -187, -188, -19
0, -193, -194, -195, -196, -20
0, -201, -202, -204, -206, -21
8, -221 C.I. I. Reactive Blue -2, -3, -5,
-8, -10, -13, -14, -15, -18, -1
9, -21, -25, -27, -28, -38, -3
9, -40, -41, -49, -52, -63, -7
1, -72, -74, -75, -77, -78, -7
9, -89, -100, -101, -104, -10
5, -119, -122, -147, -158, -16
0, -162, -166, -169, -170, -17
1, -172, -173, -174, -176, -17
9, -184, -190, -191, -194, -19
5, -198, -204, -211, -216, -21
7 C. I. Reactive Orange -5, -7, -1
1, -12, -13, -15, -16, -35, -4
5, -46, -56, -62, -70, -72, -7
4, -82, -84, -87, -91, -92, -9
3, -95, -97, -99 C.I. I. Reactive Violet -1, -4,-
5, -6, -22, -24, -33, -36, -38 C.I. I. Reactive Blue -2, -3, -5,
-8, -10, -13, -14, -15, -18, -1
9, -21, -25, -27, -28, -38, -3
9, -40, -41, -49, -52, -63, -7
1, -72, -74, -75, -77, -78, -7
9, -89, -100, -101, -104, -10
5, -119, -122, -147, -153, -16
0, -162, -166, -169, -170, -17
1, -172, -173, -174, -176, -17
9, -184, -190, -191, -194, -19
5, -198, -204, -211, -216, -21
7 C. I. Reactive Green -5, -8, -1
2, -15, -19, -23 C.I. I. Reactive Brown -2, -7, -8,
-9, -11, -16, -17, -18, -21, -2
4, reactive dyes such as -26, -31, -32 and -33; I. Basic Black-2 C.I. I. Basic Red -1, -2, -9,
-12, -13, -14, -27 C.I. I. Basic Blue -1, -3, -5,-
7, -9, -24, -25, -26, -28, -29 C.I. I. Basic violet -7, -14, -2
7 C. I. Food black-1, -2 and the like. These examples of the coloring material are particularly preferable for the ink used in the ink jet recording of the present invention, but are not particularly limited thereto.
【0020】この様な色材は、インク中において一般に
は、インク全量に対して約0. 1〜25重量%を占める
割合で使用する。Such a coloring material is generally used in the ink at a ratio of about 0.1 to 25% by weight based on the total amount of the ink.
【0021】液媒体としては、水、及び必要に応じて水
溶性溶剤を使用する。水溶性溶剤としては、例えば、ジ
メチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド
類、アセトン等のケトン類、テトラヒドロフラン、ジオ
キサン等のエーテル類、ポリエチレングリコール、ポリ
プロピレングリコール等のポリアルキレングリコール
類、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチ
レングリコール、トリエチレングリコール、1, 2, 6
−ヘキサントリオール、チオジグリコール、ヘキシレン
グリコール、ジエチレングリコール等のアルキレングリ
コール類、エチレングリコールメチルエーテル、ジエチ
レングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリ
コールモノメチルエーテル等の多価アルコールの低級ア
ルキルエーテル類、その他、グリセリン、N−メチル−
2−ピロリドン、1, 3−ジメチル−2−イミダゾリジ
ノン、モノエタノールアミン、トリエタノールアミン、
スルホラン、ジメチルサルフォキサイド等が用いられ
る。As a liquid medium, water and, if necessary, a water-soluble solvent are used. Examples of the water-soluble solvent include amides such as dimethylformamide and dimethylacetamide, ketones such as acetone, ethers such as tetrahydrofuran and dioxane, polyalkylene glycols such as polyethylene glycol and polypropylene glycol, ethylene glycol and propylene glycol. Butylene glycol, triethylene glycol, 1, 2, 6
-Alkylene glycols such as hexanetriol, thiodiglycol, hexylene glycol, diethylene glycol, etc .; lower alkyl ethers of polyhydric alcohols such as ethylene glycol methyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monomethyl ether; other, glycerin, N- Methyl-
2-pyrrolidone, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, monoethanolamine, triethanolamine,
Sulfolane, dimethyl sulfoxide and the like are used.
【0022】これら水溶性溶剤のインク中に占める割合
は特に制限はないが、インク全量に対して1〜80重量
%が好ましい範囲である。The proportion of these water-soluble solvents in the ink is not particularly limited, but is preferably in the range of 1 to 80% by weight based on the total amount of the ink.
【0023】前記水のインク中の含有量は、上記溶剤の
種類や組成などに依存して広い範囲で決定されるが、イ
ンク全量に対して10〜99重量%、更に好ましくは、
15〜80重量%が好ましい範囲である。The content of the water in the ink is determined in a wide range depending on the type and composition of the solvent, but is preferably 10 to 99% by weight, more preferably 10 to 99% by weight based on the total amount of the ink.
A preferred range is 15 to 80% by weight.
【0024】本願で用いるインクは水として、分子結合
状態をミクロ的に均一化して分散させたものを用いるこ
とで得られる。例えば、水に、電気エネルギーを与え
る、磁気エネルギーを与える、又は超音波エネルギーを
与える等の手段を用いて、分子結合状態をミクロ的に均
一化して分散させる。また、分子結合状態をミクロ的に
均一化して分散させる方法であればこれらに限定される
ものではなく、他にも、遠赤外線エネルギー、衝撃波エ
ネルギー、化学エネルギー、物理エネルギーなどを用い
る手段が挙げられる。The ink used in the present invention can be obtained by using water in which the molecular bonding state is microscopically uniform and dispersed. For example, the molecular bonding state is microscopically homogenized and dispersed by using means such as electric energy, magnetic energy, or ultrasonic energy to water. The method is not limited to these as long as it is a method of micronizing and dispersing the molecular bonding state, and other methods include far infrared energy, shock wave energy, chemical energy, physical energy, and the like. .
【0025】又は、本発明のインクジェット記録に用い
る他のインクは、上述した染料や顔料などの色材、一価
アルコール、及び、上述した液媒体を含み、超音波エネ
ルギーを加えることでも得られる。このインクに用いる
液媒体中の水は、特殊な処理を行わなくてもよいが、イ
オン交換水が好ましい。Alternatively, another ink used for ink-jet recording of the present invention contains the above-mentioned coloring materials such as dyes and pigments, a monohydric alcohol, and the above-mentioned liquid medium, and can be obtained by applying ultrasonic energy. The water in the liquid medium used for this ink does not need to be subjected to any special treatment, but is preferably ion-exchanged water.
【0026】用いるアルコールは第1アルコール、第2
アルコール、及び、第3アルコール何れも用いることが
でき、例えば、メタノール、エタノール、1- プロパノ
ール、2- プロパノール、1- ブタノール、2- ブタノ
ール、イソブチルアルコール、tert - ブチルアルコー
ル、1- ペンタノール、2- ペンタノール、3- ペンタ
ノール、2- メチル -1- ブタノール、イソベンチルア
ルコール、tert - ベンチルアルコール、3- メチル -
2- ブタノール、ネオペンチルアルコール等が挙げられ
るが、もちろんこれらに限定されるものではない。The alcohol used is primary alcohol, secondary alcohol
Any of alcohols and tertiary alcohols can be used. For example, methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol, 1-butanol, 2-butanol, isobutyl alcohol, tert-butyl alcohol, 1-pentanol, -Pentanol, 3-pentanol, 2-methyl-1-butanol, isobentyl alcohol, tert-bentyl alcohol, 3-methyl-
Examples include, but are not limited to, 2-butanol and neopentyl alcohol.
【0027】一価アルコールのインク中での含有量はイ
ンク全量に対して、好ましくは0.1〜20. 0重量
%、より好ましくは0. 1〜10. 0重量%、更に好ま
しくは0. 1〜5. 0重量%である。これよりアルコー
ル量が多い場合や少ない場合には、アルコール種やイン
ク中の液媒体の種類と水分量にもよるが、超音波エネル
ギーを加えて、液媒体中の水等の分子を互いに拡散し、
分子結合状態をミクロ的に均一化し分散させる能力が低
下することになる。The content of the monohydric alcohol in the ink is preferably 0.1 to 20.0% by weight, more preferably 0.1 to 10.0% by weight, and still more preferably 0.1 to 20.0% by weight, based on the total amount of the ink. 1 to 5.0% by weight. If the amount of alcohol is higher or lower than this, depending on the type of alcohol and the type of liquid medium in the ink and the amount of water, ultrasonic energy is applied to diffuse molecules such as water in the liquid medium. ,
The ability to microscopically homogenize and disperse the molecular bonding state is reduced.
【0028】この他、本発明のインクジェット記録に用
いるこれらインクに対しては、必要に応じて、分散剤、
粘度調節剤、PH調節剤、防腐剤、界面活性剤、酸化防
止剤、蒸発促進剤などの添加剤を配合してもかまわな
い。例えば、ポリビニルアルコール、セルロース類、水
溶性樹脂等の粘度調節剤、カチオン、アニオン、あるい
はノニオン系の各種界面活性剤、ジエタノールアミン、
トリエタノールアミン類等の表面張力調節剤、緩衝液に
よるPH調節剤、防カビ剤などが挙げられる。In addition to these inks used in the ink jet recording of the present invention, if necessary, a dispersant,
Additives such as a viscosity modifier, a pH regulator, a preservative, a surfactant, an antioxidant, and an evaporation accelerator may be blended. For example, polyvinyl alcohol, celluloses, viscosity modifiers such as water-soluble resins, cations, anions, or various nonionic surfactants, diethanolamine,
Examples include surface tension regulators such as triethanolamines, pH regulators with buffer solutions, and fungicides.
【0029】本発明のインクジェット記録に用いる本発
明のインクジェット記録ヘッドを一例を挙げて説明する
(図1)。The ink jet recording head of the present invention used for the ink jet recording of the present invention will be described by way of an example (FIG. 1).
【0030】この記録ヘッド1は、ヘッド基板2上に、
共通インク室7と、これに連通するインク流路4、イン
ク流路4を形成するインク流路壁6、インク流路4中の
インクを吐出させる吐出口3、各液流路4に設けられる
ヒータ5、共通インク室7に設けられるインクの特性を
保持する手段である超音波発生素子9、そしてヒータ5
と超音波発生素子9に給電するための電気配線(図示せ
ず)がそれぞれ設けられており、更にその上部に天板8
を重ね合わせた形で構成されている。記録ヘッド1を用
いて記録を行なうには、まず共通インク室7からインク
流路4内にインクを充填する。次に、電気配線を介して
ヒータ5に印字記録電気信号を印加する。これによって
ヒータ5は発熱し、熱エネルギーがヒータ5近傍のイン
ク流路4内に存在するインクに付与される。このように
してインクに対してヒータ5から熱エネルギーが付与さ
れることでその部分において瞬間的なインクの体積増大
を伴うインク流路4内での気泡発生(図示せず)が起き
る。これにより、ヒータ5より下流側(吐出口3側)に
存在するインクが吐出口3から吐出されて、インクの飛
翔的液滴(図示せず)が形成される。このインクの液滴
を、記録ヘッド1の前方に送られて来た紙等の被記録材
(図示せず)に付着させ所望の画像記録が行なわれる。The recording head 1 is mounted on a head substrate 2
Common ink chamber 7, ink flow path 4 communicating therewith, ink flow path wall 6 forming ink flow path 4, discharge port 3 for discharging ink in ink flow path 4, provided in each liquid flow path 4. A heater 5, an ultrasonic wave generating element 9 as a means for maintaining characteristics of ink provided in the common ink chamber 7, and a heater 5
And an electric wiring (not shown) for supplying power to the ultrasonic wave generating element 9, and a top plate 8 is further provided thereon.
Are superimposed on each other. To perform recording using the recording head 1, first, the ink is filled into the ink flow path 4 from the common ink chamber 7. Next, a print recording electric signal is applied to the heater 5 via electric wiring. As a result, the heater 5 generates heat, and thermal energy is applied to the ink existing in the ink flow path 4 near the heater 5. When the thermal energy is applied to the ink from the heater 5 in this manner, bubbles (not shown) are generated in the ink flow path 4 with an instantaneous increase in the volume of the ink in that portion. As a result, the ink existing downstream of the heater 5 (on the side of the ejection port 3) is ejected from the ejection port 3, and a flying droplet of ink (not shown) is formed. The ink droplets are attached to a recording material (not shown) such as paper sent in front of the recording head 1 to perform desired image recording.
【0031】図2は、図1に示した記録ヘッド1におけ
るA−A' での概略断面図であり、インク20で共通イ
ンク室7とインク流路4中を満たしている。FIG. 2 is a schematic sectional view taken along the line AA ′ of the recording head 1 shown in FIG. 1, and the ink 20 fills the common ink chamber 7 and the ink flow path 4.
【0032】本発明のインクの特性を保持する手段はイ
ンクの特性を保持できるものであれば特に限定されない
が超音波発生素子が取扱いの点からも好適である。The means for maintaining the characteristics of the ink of the present invention is not particularly limited as long as it can maintain the characteristics of the ink, but the ultrasonic wave generating element is suitable from the viewpoint of handling.
【0033】図7は、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドの他の一実施例の斜図である。この記録ヘッド31
は、ヘッド基板32上に、共通インク室37と、これに
連通するインク流路34、インク流路34を形成するイ
ンク流路壁36、各液流路34に設けられるヒータ3
5、共通インク室37に設けられるインク供給口40、
そしてヒータ35に給電するための電気配線(図示せ
ず)がそれぞれ設けられており、更にその上部にオリフ
ィスプレート38を重ね合わせ、インク流路34中のイ
ンクを吐出させる吐出口33を設けた形で構成されてい
る。記録ヘッド31を用いて記録を行なうには、記録ヘ
ッド1を用いた記録方法と概略同様に行なえば良い。FIG. 7 is a perspective view of another embodiment of the ink jet recording head of the present invention. This recording head 31
Are provided on a head substrate 32, a common ink chamber 37, an ink flow path 34 communicating therewith, an ink flow path wall 36 forming the ink flow path 34, and a heater 3 provided in each liquid flow path 34.
5, an ink supply port 40 provided in the common ink chamber 37;
An electric wiring (not shown) for supplying power to the heater 35 is provided, and an orifice plate 38 is superimposed on the electric wiring, and a discharge port 33 for discharging ink in the ink flow path 34 is provided. It is composed of Recording using the recording head 31 may be performed in substantially the same manner as the recording method using the recording head 1.
【0034】図8は、図7に示した記録ヘッド31にお
けるA−A' での概略断面図であり、インク20で共通
インク室37とインク流路34中を満たしており、イン
ク供給口40でインクタンク部(図示せず)と連通して
いる。この記録ヘッドにおいて超音波発生素子39は、
ヘッド基板32を挟んでヒータ35と反対側に設けられ
ている。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view taken along the line AA ′ of the recording head 31 shown in FIG. 7, in which the ink 20 fills the common ink chamber 37 and the ink flow path 34, Communicates with an ink tank (not shown). In this recording head, the ultrasonic wave generating element 39
The heater 35 is provided on the opposite side of the head substrate 32 from the heater 35.
【0035】本発明の記録ヘッドは、そのインク保持部
内の何れかに、超音波発生素子を設けることを特徴とし
ており、上記構成に限定されるものではない。The recording head according to the present invention is characterized in that an ultrasonic wave generating element is provided in any of the ink holding portions, and is not limited to the above-described configuration.
【0036】本発明の記録ヘッドは、熱エネルギーの作
用によりインクを吐出させて記録を行うインクジェット
記録方式にとりわけ好適に用いられる。The recording head of the present invention is particularly suitably used in an ink jet recording system in which recording is performed by discharging ink by the action of thermal energy.
【0037】その代表的な構成や原理については、例え
ば、米国特許第4723129号明細書、同第4740
796号明細書に開示されている基本的な原理を用いて
行うのが望ましい。この方式は所謂オンデマンド型、コ
ンティニュアス型の何れにも適用可能であるが、特にオ
ンデマンド型の場合には、インクが保持されているシー
トや液路に対応して配置されている電気熱変換体に、記
録情報に対応して配置されていて核沸騰を越える急速な
温度上昇を与える少なくとも1つの駆動信号を印加する
ことによって、電気熱変換体に熱エネルギーを発生せし
め、記録ヘッドの熱作用面に膜沸騰を生じさせて、結果
的にこの駆動信号に一対一で対応した気泡をインク中に
形成できるので有効である。この気泡の成長、収縮によ
り吐出開口を介してインクを吐出させて、少なくとも一
律の液滴を形成する。この駆動信号をパルス形状とする
と、即時適切に気泡の成長収縮が行われるので、特に応
答性に優れたインクの吐出が達成でき、より好ましい。
このパルス形状の駆動信号としては、米国特許第446
3359号明細書、同第4345262号明細書に記載
されているようなものが適している。なお、上記熱作用
面の温度上昇率に関する発明の米国特許第431312
4号明細書に記載されている条件を採用すると、更に優
れた記録を行うことができる。The typical configuration and principle are described in, for example, US Pat. Nos. 4,723,129 and 4,740.
It is desirable to use the basic principle disclosed in the '796 specification. This method can be applied to any of a so-called on-demand type and a continuous type. In particular, in the case of the on-demand type, an electric device arranged corresponding to a sheet or a liquid path holding ink is used. By applying at least one drive signal, which is arranged corresponding to the recording information and gives a rapid temperature rise exceeding nucleate boiling, to the heat transducer, heat energy is generated in the electrothermal transducer, and the heat energy of the recording head is reduced. This is effective because film boiling occurs on the heat acting surface, and as a result, bubbles corresponding to this drive signal one-to-one can be formed in the ink. The ink is ejected through the ejection opening by the growth and contraction of the bubble to form at least a uniform droplet. When the drive signal is formed into a pulse shape, the growth and shrinkage of the bubbles are performed immediately and appropriately, so that ink ejection with particularly excellent responsiveness can be achieved, which is more preferable.
The driving signal in the form of a pulse is disclosed in US Pat.
Those described in JP-A Nos. 3359 and 4345262 are suitable. In addition, US Pat. No. 4,313,12 of the invention relating to the rate of temperature rise of the heat acting surface.
If the conditions described in the specification of JP-A No. 4 are adopted, more excellent recording can be performed.
【0038】本発明の記録ヘッドの構成としては、上述
の各明細書に開示されているような吐出口、液流路、電
気熱変換体の組み合せ構成(直線状液流路または直角液
流路)の他に、複数の電気熱変換体に対して、共通する
スリットを電気熱変換体の吐出部とする構成を開示する
特開昭59−123670号公報や熱エネルギーの圧力
波を吸収する開孔を吐出部に対応させる構成を開示する
特開昭59−138461号公報に基づいた構成として
も本発明の効果は有効である。すなわち、本発明の特徴
である超音波発生素子をインク保持部内の何れかに設け
ていれば、記録ヘッドのその他の形態がどの様なもので
あっても、記録を確実に効率良く行うことができるよう
になるからである。The configuration of the recording head of the present invention includes a combination of a discharge port, a liquid flow path, and an electrothermal converter (a linear liquid flow path or a right-angled liquid flow path) as disclosed in the above-mentioned specifications. In addition, JP-A-59-123670 discloses a configuration in which a common slit is used as a discharge portion of an electrothermal converter for a plurality of electrothermal converters, or an open-circuit that absorbs pressure waves of thermal energy. The effect of the present invention is effective even if the configuration is based on JP-A-59-138461 which discloses a configuration in which the holes correspond to the discharge portions. That is, if the ultrasonic wave generating element, which is a feature of the present invention, is provided in any of the ink holding sections, it is possible to reliably and efficiently perform recording regardless of the other forms of the recording head. Because you can do it.
【0039】更に、上例のインク流路を持つシリアルタ
イプのものでも、装置本体に固定された記録ヘッド、あ
るいは装置本体に装着されることで装置本体との電気的
な接続や装置本体からのインクの供給が可能になる交換
自在のチップタイプの記録ヘッド、あるいは記録ヘッド
自体に一体的にインクタンクが設けられたカートリッジ
タイプの記録ヘッドを用いた場合にも本発明は有効であ
る。Further, even in the case of the serial type having the ink flow path described above, the recording head fixed to the apparatus main body or the electric connection with the apparatus main body or the connection from the apparatus main body by being attached to the apparatus main body. The present invention is also effective when a replaceable chip-type print head capable of supplying ink or a cartridge-type print head in which an ink tank is provided integrally with the print head itself is used.
【0040】また、本発明の記録装置の構成として、記
録ヘッドの吐出回復手段、予備的な補助手段などを付加
することは本発明の効果を一層安定できるので、好まし
いものである。これらを具体的に挙げれば、記録ヘッド
に対してのキャッピング手段、クリーニング手段、加圧
或は吸引手段、電気熱変換体、或はこれとは別の加熱素
子或は或はこれらの組み合せを用いて加熱を行う予備加
熱手段、記録とは別の吐出を行う予備吐出手段を挙げる
ことができる。It is preferable to add a recording head ejection recovery unit, a preliminary auxiliary unit, and the like as the configuration of the recording apparatus of the present invention since the effects of the present invention can be further stabilized. More specifically, capping means for the recording head, cleaning means, pressure or suction means, an electrothermal transducer, or another heating element or a combination thereof may be used. And preliminary ejection means for performing ejection other than recording.
【0041】また、搭載される記録ヘッドの種類ないし
個数についても、例えば単色のインクに対して1個のみ
が設けられたもののほか、記録色や濃度を異にする複数
のインクに対応して複数個数設けられるものであっても
良い。すなわち、例えば記録装置の記録モードとしては
黒色などの主流色のみの記録モードだけではなく、記録
ヘッドを一体的に構成するか複数個の組み合せによるか
何れでも良いが、異なる色の複色カラー、または混色に
よるフルカラー等の各記録モードの少なくとも一つを備
えた装置にも本発明は極めて有効である。The type and number of recording heads to be mounted are, for example, not only one provided for a single color ink but also a plurality corresponding to a plurality of inks having different recording colors and densities. The number may be provided. That is, for example, the printing mode of the printing apparatus is not limited to a printing mode of only a mainstream color such as black, and may be any of a printing head integrally formed or a combination of a plurality of printing heads. The present invention is also very effective for an apparatus provided with at least one of the recording modes such as full color by color mixture.
【0042】更に加えて、本発明のインクジェット記録
装置の形態としては、コンピュータなどの情報処理機器
の画像出力端末として用いられるもののほかに、リーダ
などと組み合せた複写装置、さらには送受信機能を有す
るファクシミリ装置の形態を採るもの等であってもよ
い。In addition, the form of the ink jet recording apparatus of the present invention is not only used as an image output terminal of an information processing apparatus such as a computer, but also a copying apparatus combined with a reader and the like, and a facsimile having a transmission / reception function. It may be in the form of an apparatus.
【0043】[0043]
【実施例】以下に本発明の実施例を詳細かつ具体的に説
明する。尚文中、部とあるのは特に断りの無い限り重量
基準である。The embodiments of the present invention will be described below in detail and concretely. In the following description, “parts” are based on weight unless otherwise specified.
【0044】 インク−1 C.I. ダイレクトブラック154 2.5部 ジエチレングリコール 10.0部 エチレングリコール 15.5部 1−ブチルアルコール 3.0部 水 69.0部 計 100.0部 上記成分を混合攪拌して得たインク−1に超音波エネル
ギーを加えて、水等の分子結合状態をミクロ的に均一化
したインクを作製した。 Ink-1 C.I. I. Direct Black 154 2.5 parts Diethylene glycol 10.0 parts Ethylene glycol 15.5 parts 1-butyl alcohol 3.0 parts Water 69.0 parts Total 100.0 parts Ink-1 obtained by mixing and stirring the above components was added. By applying sonic energy, an ink was prepared in which the molecular bonding state of water or the like was microscopically uniformed.
【0045】(比較例1)インク−1を作製直後、図1
に示した記録ヘッドに詰めて、記録信号をヒータ5に印
加し、吐出口3からインク滴を連続吐出させた時の記録
特性、詳しくは吐出インク滴吐出速度及びインク滴吐出
体積に関して一定時間おきに測定したところ、図3の
(a)に示すインク滴吐出速度の標準偏差値と、図4の
(a)に示すインク滴吐出体積の標準偏差値の時間変化
による測定結果を得た。(Comparative Example 1)
, The recording signal is applied to the heater 5, and the recording characteristics when the ink droplets are continuously discharged from the discharge port 3, specifically, the discharge speed and the discharge volume of the discharge ink droplets at regular intervals. As a result, the standard deviation of the ink droplet ejection speed shown in FIG. 3A and the standard deviation of the ink droplet ejection volume shown in FIG.
【0046】(実施例1)インク−1を作製直後、図1
に示した記録ヘッドに詰めて、ヘッド基板2上にある超
音波発生素子9を駆動し、共通インク室7内のインク2
0に超音波エネルギーを加えて、記録信号をヒータ5に
印加し、吐出口3からインク滴を連続吐出させた時の記
録特性、詳しくは吐出インク滴吐出速度及びインク滴吐
出体積に関して一定時間おきに測定したところ、図3の
(b)に示すインク滴吐出速度の標準偏差値と、図4の
(b)に示すインク滴吐出体積の標準偏差値の時間変化
による測定結果を得た。Example 1 Immediately after the preparation of Ink-1, FIG.
, The ultrasonic wave generating element 9 on the head substrate 2 is driven, and the ink 2 in the common ink chamber 7 is moved.
The recording characteristics when ink droplets are continuously ejected from the ejection port 3 by applying the recording energy to the heater 5 by applying ultrasonic energy to 0, specifically, the ejection ink droplet ejection speed and the ink droplet ejection volume at regular intervals. As a result, the standard deviation of the ink droplet ejection speed shown in FIG. 3B and the standard deviation of the ink droplet ejection volume shown in FIG.
【0047】比較例1と実施例1の結果から、インク−
1の記録特性は、インク作製直後ではどちらもほぼ同じ
標準偏差値であるが、測定時間が経るに従って超音波発
生素子9を駆動した時の方が、駆動しない時に比べて、
標準偏差値がほぼ初期値を保ち続けていることがわか
る。このことは、超音波発生素子9を駆動して超音波エ
ネルギーを加えることにより、インク−1の持つ特性を
初期のレベルから維持し続けることができることを示
す。これらのことから、超音波発生素子9より超音波エ
ネルギーをインク−1に与えることで、記録特性を維
持、つまり記録画像の品位を高いレベルで安定維持させ
ることが確認できた。From the results of Comparative Example 1 and Example 1, the ink
The recording characteristics of No. 1 have almost the same standard deviation immediately after the ink production. However, when the ultrasonic generating element 9 is driven as the measurement time elapses, the recording characteristic is smaller than when the ultrasonic generating element 9 is not driven.
It can be seen that the standard deviation keeps almost the initial value. This indicates that the characteristics of the ink-1 can be maintained from the initial level by driving the ultrasonic wave generating element 9 and applying ultrasonic energy. From these facts, it was confirmed that by applying ultrasonic energy to the ink-1 from the ultrasonic wave generating element 9, the recording characteristics were maintained, that is, the quality of the recorded image was stably maintained at a high level.
【0048】 上記成分を混合攪拌して得たインク−2に電気エネルギ
ーを加えて、水等の分子結合状態をミクロ的に均一化し
たインクを作製した。[0048] Electric energy was applied to the ink-2 obtained by mixing and stirring the above components to prepare an ink in which the molecular bonding state of water and the like was microscopically uniform.
【0049】(比較例2)インク−2を作製直後、図1
に示した記録ヘッドに詰めて、記録信号をヒータ5に印
加し、吐出口3からインク滴を連続吐出させた時の記録
特性、詳しくは吐出インク滴吐出速度及びインク滴吐出
体積に関して一定時間おきに測定したところ、図5の
(a)に示すインク滴吐出速度の標準偏差値と、図6の
(a)に示すインク滴吐出体積の標準偏差値の時間変化
による測定結果を得た。(Comparative Example 2) Immediately after the preparation of Ink-2, FIG.
, The recording signal is applied to the heater 5, and the recording characteristics when the ink droplets are continuously discharged from the discharge port 3, specifically, the discharge speed and the discharge volume of the discharge ink droplets at regular intervals. As a result, the standard deviation of the ink droplet ejection speed shown in FIG. 5A and the standard deviation of the ink droplet ejection volume shown in FIG.
【0050】(実施例2)インク−2を作製直後、図1
に示した記録ヘッドに詰めて、ヘッド基板2上にある超
音波発生素子9を駆動し、共通インク室7内のインク2
0に超音波エネルギーを加えて、記録信号をヒータ5に
印加し、吐出口3からインク滴を連続吐出させた時の記
録特性、詳しくは吐出インク滴吐出速度及びインク滴吐
出体積に関して一定時間おきに測定したところ、図5の
(b)に示すインク滴吐出速度の標準偏差値と、図6の
(b)に示すインク滴吐出体積の標準偏差値の時間変化
による測定結果を得た。Example 2 Immediately after the preparation of Ink-2, FIG.
, The ultrasonic wave generating element 9 on the head substrate 2 is driven, and the ink 2 in the common ink chamber 7 is moved.
The recording characteristics when ink droplets are continuously ejected from the ejection port 3 by applying the recording energy to the heater 5 by applying ultrasonic energy to 0, specifically, the ejection ink droplet ejection speed and the ink droplet ejection volume at regular intervals. As a result, the measurement results based on the time variation of the standard deviation value of the ink droplet ejection speed shown in FIG. 5B and the standard deviation value of the ink droplet ejection volume shown in FIG. 6B were obtained.
【0051】比較例2と実施例2の結果から、インク−
2の記録特性は、インク作製直後ではどちらもほぼ同じ
標準偏差値であるが、測定時間が経るに従って超音波発
生素子9を駆動した時の方が、駆動しない時に比べて、
標準偏差値がほぼ初期値を保ち続けていることがわか
る。このことは、超音波発生素子9を駆動して超音波エ
ネルギーを加えることにより、インク−2の持つ特性を
初期のレベルから維持し続けることができることを示
す。これらのことから、超音波発生素子9より超音波エ
ネルギーをインク−2に与えることで、記録特性を維
持、つまり記録画像の品位を高いレベルで安定維持させ
ることが確認できた。From the results of Comparative Example 2 and Example 2, the ink
The recording characteristics of No. 2 have almost the same standard deviation immediately after the ink preparation, but when the ultrasonic wave generating element 9 is driven as the measurement time elapses, compared to when the ultrasonic generating element 9 is not driven.
It can be seen that the standard deviation keeps almost the initial value. This indicates that the characteristics of the ink-2 can be maintained from the initial level by applying the ultrasonic energy by driving the ultrasonic generating element 9. From these facts, it was confirmed that by applying ultrasonic energy to the ink-2 from the ultrasonic generating element 9, the recording characteristics were maintained, that is, the quality of the recorded image was stably maintained at a high level.
【0052】 上記成分を混合攪拌して得たインク−3に超音波エネル
ギーを加えて、水等の分子結合状態をミクロ的に均一化
したインクを作製した。[0052] Ultrasonic energy was applied to the ink-3 obtained by mixing and stirring the above components to prepare an ink in which the molecular bonding state of water and the like was microscopically uniform.
【0053】(比較例3)インク−3を作製直後、図7
に示した記録ヘッドに詰めて、記録信号をヒータ35に
印加し、吐出口33からインク滴を連続吐出させた時の
記録特性、詳しくは吐出インク滴吐出速度及びインク滴
吐出体積に関して一定時間おきに測定したところ、図9
の(a)に示すインク滴吐出速度の標準偏差値と、図1
0の(a)に示すインク滴吐出体積の標準偏差値の時間
変化による測定結果を得た。(Comparative Example 3) Immediately after preparing Ink-3, FIG.
, The recording signal is applied to the heater 35, and the recording characteristics when the ink droplets are continuously ejected from the ejection port 33, more specifically, the ink droplet ejection speed and the ink droplet ejection volume at regular intervals. Fig. 9
1A and the standard deviation value of the ink droplet ejection speed shown in FIG.
A measurement result based on a time change of the standard deviation value of the ink droplet ejection volume shown in FIG.
【0054】(実施例3)インク−3を作製直後、図7
に示した記録ヘッドに詰めて、ヘッド基板32上にある
超音波発生素子39を駆動し、共通インク室7内のイン
ク20に超音波エネルギーを加えて、記録信号をヒータ
35に印加し、吐出口33からインク滴を連続吐出させ
た時の記録特性、詳しくは吐出インク滴吐出速度及びイ
ンク滴吐出体積に関して一定時間おきに測定したとこ
ろ、図9の(b)に示すインク滴吐出速度の標準偏差値
と、図10の(b)に示すインク滴吐出体積の標準偏差
値の時間変化による測定結果を得た。Example 3 Immediately after the preparation of Ink-3, FIG.
, The ultrasonic generating element 39 on the head substrate 32 is driven, ultrasonic energy is applied to the ink 20 in the common ink chamber 7, a recording signal is applied to the heater 35, and ejection is performed. The recording characteristics when ink droplets were continuously ejected from the outlet 33, specifically, the ejection ink droplet ejection speed and the ink droplet ejection volume were measured at regular intervals, and the standard ink droplet ejection speed shown in FIG. Measurement results were obtained based on the change over time of the deviation value and the standard deviation value of the ink droplet ejection volume shown in FIG.
【0055】比較例3と実施例3の結果から、インク−
3の記録特性は、インク作製直後ではどちらもほぼ同じ
標準偏差値であるが、測定時間が経るに従って超音波発
生素子39を駆動した時の方が、駆動しない時に比べ
て、標準偏差値がほぼ初期値を保ち続けていることがわ
かる。このことは、超音波発生素子39を駆動して超音
波エネルギーを加えることにより、インク−3の持つ特
性を初期のレベルから維持し続けることができることを
示す。これらのことから、超音波発生素子39より超音
波エネルギーをインク−3に与えることで、記録特性を
維持、つまり記録画像の品位を高いレベルで安定維持さ
せることが確認できた。From the results of Comparative Example 3 and Example 3, the ink
The recording characteristics of No. 3 are almost the same standard deviation immediately after the ink production, but the standard deviation is almost the same when the ultrasonic generating element 39 is driven as the measurement time elapses compared to when the ultrasonic generating element 39 is not driven. It can be seen that the initial value is kept. This indicates that the characteristics of the ink-3 can be maintained from the initial level by driving the ultrasonic wave generating element 39 and applying ultrasonic energy. From these facts, it was confirmed that by applying ultrasonic energy to the ink-3 from the ultrasonic wave generating element 39, the recording characteristics were maintained, that is, the quality of the recorded image was stably maintained at a high level.
【0056】[0056]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
毎回の記録信号に応じて吐出する液滴の記録特性を常に
安定させて、記録画像の品位を高いレベルで、長期に渡
って維持することができる記録ヘッドおよびこのヘッド
を用いた記録装置を提供することができる。As described above, according to the present invention,
Provided is a recording head capable of constantly stabilizing the recording characteristics of droplets ejected in response to a recording signal and maintaining a high quality of a recorded image for a long period of time, and a recording apparatus using the head. can do.
【図1】本発明の一実施例に係るインクジェット記録ヘ
ッドの概略斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view of an inkjet recording head according to one embodiment of the present invention.
【図2】図1に示す記録ヘッドの概略断面図である。FIG. 2 is a schematic sectional view of the recording head shown in FIG.
【図3】比較例1、及び実験例1の記録ヘッドによるイ
ンク滴吐出速度の標準偏差値の時間変化の測定結果値を
示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a measurement result value of a temporal change of a standard deviation value of an ink droplet ejection speed by a recording head according to Comparative Example 1 and Experimental Example 1.
【図4】比較例1、及び実験例1の記録ヘッドによるイ
ンク滴吐出体積の標準偏差値の時間変化の測定結果値を
示す図である。FIG. 4 is a diagram showing measurement results of a temporal change in a standard deviation value of an ink droplet ejection volume by the recording heads of Comparative Example 1 and Experimental Example 1.
【図5】比較例2、及び実験例2の記録ヘッドによるイ
ンク滴吐出速度の標準偏差値の時間変化の測定結果値を
示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a measurement result value of a time change of a standard deviation value of an ink droplet ejection speed by a recording head according to Comparative Example 2 and Experimental Example 2.
【図6】比較例2、及び実験例2の記録ヘッドによるイ
ンク滴吐出体積の標準偏差値の時間変化の測定結果値を
示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a measurement result value of a temporal change of a standard deviation value of an ink droplet ejection volume by the recording heads of Comparative Example 2 and Experimental Example 2.
【図7】本発明の一実施例に係るインクジェット記録ヘ
ッドの概略斜視図である。FIG. 7 is a schematic perspective view of an inkjet recording head according to one embodiment of the present invention.
【図8】図7に示す記録ヘッドの概略断面図である。8 is a schematic sectional view of the recording head shown in FIG.
【図9】比較例3、及び実験例3の記録ヘッドによるイ
ンク滴吐出速度の標準偏差値の時間変化の測定結果値を
示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a measurement result value of a time change of a standard deviation value of an ink droplet ejection speed by a recording head of Comparative Example 3 and Experimental Example 3.
【図10】比較例3、及び実験例3の記録ヘッドによる
インク滴吐出体積の標準偏差値の時間変化の測定結果値
を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing measurement results of a change over time of a standard deviation value of an ink droplet ejection volume by the recording heads of Comparative Example 3 and Experimental Example 3.
1 インクジェット記録ヘッド 2 ヘッド基板 3 吐出口 4 インク流路 5 発熱抵抗体 6 インク流路壁 7 共通インク室 8 天板部 9 超音波発生素子 20 インク 21 印字記録信号によって生成された気泡 31 インクジェット記録ヘッド 32 ヘッド基板 33 吐出口 34 インク流路 35 発熱抵抗体 36 インク流路壁 37 共通インク室 38 オリフィスプレート 39 超音波発生素子 40 インク供給口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ink jet recording head 2 Head substrate 3 Discharge port 4 Ink flow path 5 Heating resistor 6 Ink flow path wall 7 Common ink chamber 8 Top plate 9 Ultrasonic wave generating element 20 Ink 21 Bubbles generated by print recording signal 31 Ink jet recording Head 32 Head substrate 33 Discharge port 34 Ink flow path 35 Heating resistor 36 Ink flow path wall 37 Common ink chamber 38 Orifice plate 39 Ultrasonic generation element 40 Ink supply port
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41J 2/175 B41J 2/01 B41J 2/05 B41M 5/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B41J 2/175 B41J 2/01 B41J 2/05 B41M 5/00
Claims (5)
ータ、インク吐出口、及び、該インク吐出口にインクを
供給するインク流路を有し、熱エネルギーの作用により
気泡を形成してインク滴をインク吐出口から吐出させる
インクジェット記録ヘッドにおいて、前記ヒータ面の上
方に前記インク吐出口を配置し、インク中に含まれる液
媒体の分子結合状態を均一化するために、前記インクに
超音波エネルギーを付与する超音波発生素子を、前記ヒ
ータと同一の基板の、前記インク流路の上流側に設けた
ことを特徴とするインクジェット記録ヘッド。1. A least, heat for discharging ink
Over data, the ink discharge port, and has an ink flow path for supplying ink to said ink discharge ports, the ink jet recording head for discharging the ink discharge ports of the ink droplets by forming a bubble by the action of heat energy, the Above the heater surface
The ink discharge port is disposed toward, in order to equalize the molecule bonding state of the liquid medium contained in the ink, the ultrasound generating element for applying ultrasonic energy to the ink, the heat
Over data of the same substrate and the ink jet recording head, characterized in that provided on the upstream side of the ink flow path.
アルコールを含む液媒体を含み、超音波エネルギーを加
えられたインクである請求項1記載のインクジェット記
録ヘッド。2. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the ink is a liquid containing a coloring material and a liquid medium containing at least a monohydric alcohol, and is an ink to which ultrasonic energy is applied.
ルギーの大きさは、前記インクを前記インク吐出口から
排出させない大きさである請求項1記載のインクジェッ
ト記録ヘッド。3. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the magnitude of the ultrasonic energy generated by said ultrasonic generating element is such that said ink is not discharged from said ink discharge port.
ンク滴として吐出させるインクジェット記録ヘッドを用
いて記録を行うインクジェット記録装置であって、前記
記録ヘッドが請求項1〜3何れかに記載の記録ヘッドで
あることを特徴とするインクジェット記録装置。4. An ink jet recording apparatus which performs recording using an ink jet recording head which discharges ink as ink droplets by the action of thermal energy, wherein the recording head is any one of claims 1 to 3. An ink jet recording apparatus, characterized in that:
ータ、インク吐出口、及び、該インク吐出口にインクを
供給するインク流路を有し、熱エネルギーの作用により
気泡を形成してインク滴をインク吐出口から吐出させる
インクジェット記録方法において、前記ヒータ面の上方
に前記インク吐出口を配置し、前記ヒータと同一の基板
の、前記インク流路の上流側に設けた超音波発生素子に
より、前記インクに超音波エネルギーを付与して、前記
インク中に含まれる液媒体の分子結合状態を均一化する
ことを特徴とするインクジェット記録方法。5. At least, heat for discharging ink
An ink ejection port, and an ink flow path for supplying ink to the ink ejection port, wherein the ink jet recording method for forming bubbles by the action of thermal energy and ejecting ink droplets from the ink ejection port. Above the heater surface
The ink ejection ports are disposed on the same substrate as the heater, and ultrasonic energy is applied to the ink by an ultrasonic wave generating element provided on the upstream side of the ink flow path, and the ink is contained in the ink. An ink jet recording method characterized by making the molecular bonding state of a liquid medium uniform.
Priority Applications (5)
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US08/219,170 US5447562A (en) | 1993-03-30 | 1994-03-28 | Ink, ink-jet recording method making use of the ink, instrument provided with the ink and production method of the ink |
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