JP2000127434A - Ink jet recording head and ink jet recorder equipped with ink jet recording head - Google Patents
Ink jet recording head and ink jet recorder equipped with ink jet recording headInfo
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- Particle Formation And Scattering Control In Inkjet Printers (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、被印字面にインク
ドロップなどの液滴を吐出して印字を行うインクジェッ
ト記録ヘッド及びそれを備えたインクジェット記録装置
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 printing by discharging droplets such as ink drops on a surface to be printed, and an ink jet recording apparatus having the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】被印字面に液滴、特にインクドロップを
吐出して印字を行うインクジェット記録方式の代表的な
ものとして、ノズルを用いる方式があり、そのノズル式
の記録方式には、従来、オンデマンド型と連続流型とが
ある。オンデマンド型は、記録情報に対応してノズルか
ら間欠的にインクを吐出させて印字を行う方式で、代表
的なものとして、圧電素子方式とサーマル方式とがあ
る。圧電素子方式は、インク室に付設した圧電素子にパ
ルス電圧を印加して圧電素子を変形させることにより、
インク室内のインク液圧を変化させ、ノズルからインク
ドロップを吐出させて、記録紙上にドットを記録するも
のである。サーマル方式は、インク室内に設けた加熱素
子によりインクを加熱し、これにより発生したバブルに
よりノズルからインクドロップを吐出させて、記録紙上
にドットを記録するものである。一方、連続流型は、イ
ンクに圧力を加えてノズルから連続的にインクを吐出さ
せると同時に、ピエゾ振動子などにより振動を加えて突
出インク柱を液滴化し、さらに液滴に対して選択的に帯
電、偏向を行うことによって、記録を行うものである。
これらのインクジェット記録装置においては、非動作時
のインクの乾燥、増粘に起因するノズルの目詰まりを防
止することが大きな課題であり、そのために種々のイン
ク材料が開発されているが、インク溶媒の蒸発を低減す
ることは依然として困難である。市販のインクジェット
記録装置では、非印字時、長期休止時には、樹脂製のキ
ャッピング手段などにより、ノズルと外気とを遮蔽して
乾燥を遅延させようとしている。しかし、このキャッピ
ング手段によって気密状態をより効果的に高めるために
は複雑な手順と装置を必要としている上、ノズルを空気
と完全に遮蔽することができていないため、保存中のノ
ズルのインクの乾燥、増粘が徐々に進行し、ノズルの目
詰まりが発生してしまう。結局、現在市販されているイ
ンクジェット記録装置では、長期休止によるノズルの目
詰まりを回復するために、様々なメンテナンス動作が必
要となっている。2. Description of the Related Art A typical example of an ink jet recording system for performing printing by ejecting droplets, particularly ink drops, onto a surface to be printed is a system using a nozzle. There are on-demand type and continuous flow type. The on-demand type is a system in which ink is intermittently ejected from nozzles in accordance with recording information to perform printing, and typical examples include a piezoelectric element system and a thermal system. The piezoelectric element method is to apply a pulse voltage to the piezoelectric element attached to the ink chamber to deform the piezoelectric element,
By changing the ink liquid pressure in the ink chamber and ejecting ink drops from nozzles, dots are recorded on recording paper. In the thermal method, ink is heated by a heating element provided in an ink chamber, and an ink drop is ejected from a nozzle by a bubble generated thereby to record dots on recording paper. On the other hand, in the continuous flow type, ink is continuously ejected from a nozzle by applying pressure to the ink, and at the same time, vibration is applied by a piezo vibrator or the like to form a protruding ink column into a droplet, which is further selectively applied to the droplet. The recording is performed by charging and deflecting the image.
In these ink jet recording apparatuses, it is a major problem to prevent nozzle clogging due to drying and thickening of the ink during non-operation. For this purpose, various ink materials have been developed. It is still difficult to reduce evaporation. In a commercially available ink jet recording apparatus, at the time of non-printing or during a long period of non-operation, the nozzle and the outside air are shielded by a capping means made of resin or the like to delay the drying. However, in order to more effectively increase the airtightness by this capping means, complicated procedures and equipment are required, and since the nozzles cannot be completely shielded from the air, the ink of the nozzles during storage can be removed. Drying and thickening gradually progress, and nozzle clogging occurs. After all, currently available inkjet recording apparatuses require various maintenance operations in order to recover nozzle clogging due to long-term suspension.
【０００３】印字装置の長期休止後の目詰まりに関する
問題を回避する手段として、特開昭５２−１０４１３０
号公報には、インクと不溶のシール液体とインクの表面
にシール液体の膜を張る手段によってインク吐出口を密
封するという比較的簡単な方法でインクと空気とを遮蔽
し、インクの乾燥を防ぐ手段が示されている。しかし、
この方法は、以下のような欠点を有していることが判明
した。すなわち、前記の方法は、吐出されたインクが、
インク表面を覆うシール液体の膜を突き抜けるものであ
るが、シール液体の状態が様々に変化し一定の状態を保
っておらず、そのため吐出時の抵抗が一定しない。例え
ば、最初の吐出によりシール液体が開かれ吐出口がシー
ル液体により覆われていない状態（以下、適宜、シール
液体が解かれた状態と称する）が生じ、その直後は液滴
はその状態で吐出されるが、インク滴の吐出が停止する
と、吐出口周囲のシール液体が徐々にインク表面に膜を
形成し始める。従って、インク吐出口がシール液体に覆
われてからも、十分に時間が経過して完全に初期状態に
戻るまではシール膜の厚さは一定ではない。このよう
に、画像信号に応じてオンデマンドで選択的にインクを
吐出する場合、直前のインク滴通過からの経過時間によ
っては、シール膜の状態が一定していない。インク滴は
シール膜を通過して吐出するため、シール液の厚さや、
その有無によって吐出時の抵抗が異なる。その結果、画
像情報に応じた連続吐出や間欠吐出において、インク滴
の吐出速度やインク滴の径が変化してしまい、印字画像
にドット乱れや濃度の低下などの欠陥を生ずるため、印
字画像品質が低いという欠点を有している。さらに、環
境温度が低い場合、シール液体の粘度が上昇し吐出時の
抵抗が増加するので最悪の場合インク滴を吐出できなく
なるという問題があった。そのような状態を回避するた
めに温度変化に対して粘度変化の小さいシール液体材料
を採用することは可能だが、その場合材料選択の範囲が
著しく制限され結果的に装置が高価になるという問題が
ある。As means for avoiding the problem of clogging after a long-term suspension of the printing apparatus, Japanese Patent Laid-Open Publication No.
Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H11-163555 discloses a method of sealing ink and air with a relatively simple method of sealing an ink discharge port by means of a film of sealing liquid insoluble in ink and sealing liquid on the surface of the ink to prevent drying of the ink. Means are shown. But,
This method has been found to have the following disadvantages. That is, in the above method, the ejected ink is
Although the seal liquid penetrates the seal liquid film covering the ink surface, the state of the seal liquid changes variously and does not maintain a constant state, so that the resistance at the time of ejection is not constant. For example, a state occurs in which the seal liquid is opened by the first discharge and the discharge port is not covered with the seal liquid (hereinafter, appropriately referred to as a state in which the seal liquid is released), and immediately thereafter, the droplet is discharged in that state. However, when the ejection of the ink droplet is stopped, the seal liquid around the ejection port gradually starts to form a film on the ink surface. Therefore, even after the ink discharge ports are covered with the seal liquid, the thickness of the seal film is not constant until a sufficient time has elapsed and the ink has been completely returned to the initial state. As described above, when ink is selectively ejected on demand in accordance with an image signal, the state of the seal film is not constant depending on the elapsed time since the last ink droplet passage. Since ink droplets are ejected through the seal film, the thickness of the seal liquid,
The resistance at the time of ejection differs depending on the presence or absence. As a result, in continuous ejection or intermittent ejection in accordance with image information, the ejection speed of ink droplets and the diameter of ink droplets change, causing defects such as dot disorder and a decrease in density in a printed image. Is low. Further, when the environmental temperature is low, the viscosity of the sealing liquid increases, and the resistance at the time of ejection increases, so that in the worst case, there is a problem that the ink droplet cannot be ejected. In order to avoid such a situation, it is possible to employ a sealing liquid material having a small change in viscosity with respect to a change in temperature. However, in this case, the range of material selection is severely limited, and the apparatus becomes expensive. is there.
【０００４】また、特開昭６３−２４２６４４号公報に
は、シール液体として磁性流体を用い、ノズルからの液
滴がこの磁性流体の膜を突き抜けることにより印字が行
われる方法が開示されているが、磁性流体を保持するの
に磁石が必要であり、あわせて高精度の磁界制御手段が
必要となるため、印字ヘッドの複雑化、部品点数の増加
などにより装置が高価になるなどの欠点を有している。
これに対し、特開昭４９−１１５５４８号公報および特
開昭５４−６９４３６号公報には、液体シール方式にお
けるインク滴の吐出安定性を改善させるために、前記の
方法とは異なり、シール液体供給路の開閉を行うことに
より、吐出動作時にはシール液体がインク表面を覆わな
い状態を維持し、吐出休止時には逆にシール液体により
覆われる状態を維持する方法が提案されている。しか
し、この方法は、前記の２つの状態の切替えに開閉器な
どが必要であり、ヘッドの複雑化、印字装置の大型化を
招くこととなる。Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-242644 discloses a method in which a magnetic fluid is used as a sealing liquid, and printing is performed by a droplet from a nozzle penetrating a film of the magnetic fluid. However, since magnets are required to hold the magnetic fluid and high-precision magnetic field control means are required, there are drawbacks such as the complexity of the print head and the increase in the number of parts, which makes the equipment expensive. are doing.
On the other hand, JP-A-49-115548 and JP-A-54-69436 disclose a method of supplying a seal liquid in order to improve the ejection stability of ink droplets in a liquid seal method. A method has been proposed in which the path is opened and closed to maintain a state in which the seal liquid does not cover the ink surface during the ejection operation and to maintain a state in which the seal liquid is covered by the seal liquid when the ejection is stopped. However, this method requires a switch or the like to switch between the above two states, resulting in a complicated head and an increase in the size of the printing apparatus.
【０００５】また、特開平５−１７７８４１号公報に
は、磁性流体によるノズルのキャッピングをキャリッジ
移動と連動させて行う方法が記載されている。しかし、
この方法も同様にヘッドの複雑化、印字装置の大型化を
招くことは避けられない。以上、述べてきたように、従
来のシール液体によるノズルの密封方法では、インク吐
出の安定性に問題を有しているために印字画像の画質が
低いという欠点があり、またこの問題を回避するために
インク吐出のときだけノズルをシール液体で覆わない状
態を維持するようにするためには、シール液体供給路を
開閉するための開閉器や、ノズルのキャッピングとキャ
リッジを連動させるための外力が必要となるなど、印字
装置が大型化、複雑化するという大きな欠点を有してお
り、簡易な構成で、ノズル目詰まりの防止とインクの吐
出性能を両立させる技術は、未だ存在していないのが現
状である。Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-177841 discloses a method in which nozzle capping by a magnetic fluid is performed in conjunction with carriage movement. But,
This method also inevitably increases the complexity of the head and the size of the printing device. As described above, the conventional method of sealing a nozzle with a sealing liquid has a problem that the quality of a printed image is low due to a problem in the stability of ink ejection, and this problem is avoided. Therefore, in order to maintain the state where the nozzle is not covered with the seal liquid only at the time of ink ejection, a switch for opening and closing the seal liquid supply path and an external force for interlocking the carriage with the nozzle capping and the carriage are required. There is a major drawback that the printing device becomes larger and more complicated, such as the necessity of such a device.There is no technology that can prevent nozzle clogging and achieve ink ejection performance with a simple configuration. Is the current situation.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】本特許の課題は上述し
た従来技術の問題を解決することである。すなわち、本
発明の目的は、簡易な構成でインクの乾燥を防止しうる
とともに、インクの乾燥防止手段であるシール液体の状
態によってインク吐出が不安定になる点を改善すること
で高画質印字を実現し、インクの安定吐出を可能にする
ことでシール液体の材料選択範囲を広げることができる
インクジェット記録ヘッドおよび該インクジェット記録
ヘッドを備え、シール液体によるノズルの乾燥防止方式
を備えたインクジェット記録装置におけるノズル目詰ま
りの防止とインクの吐出安定性を、外力や開閉器などの
付加装置を用いることなく両立させることができるイン
クジェット記録装置を提供することにある。An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art. That is, an object of the present invention is to prevent drying of ink with a simple configuration and improve high quality printing by improving a point at which ink ejection becomes unstable depending on a state of a seal liquid which is a means for preventing ink drying. An ink jet recording head capable of realizing and expanding a material selection range of a seal liquid by enabling stable ejection of ink, and an ink jet recording apparatus including the ink jet recording head and having a method of preventing nozzles from drying with a seal liquid An object of the present invention is to provide an ink jet recording apparatus capable of achieving both nozzle clogging prevention and ink ejection stability without using an external device or an additional device such as a switch.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明のインクジェット記録ヘッドは、インク吐出口と、画
像信号に応じてインクを吐出するインク吐出手段と、イ
ンク吐出口をシールするシール液体とを有し、前記イン
ク吐出手段への印加エネルギを可変にするエネルギ可変
手段を備えることを特徴とする。前記エネルギ可変手段
の制御方法としては、前記インク吐出手段からインクを
吐出した後、所定時間前記インク吐出手段への印加エネ
ルギを相対的に低い水準に保持する方法、前記インク吐
出口からのインクの吐出履歴を記憶する吐出パターン記
憶手段を備え、インクの吐出履歴に応じてインク吐出手
段への印加エネルギを制御する方法、前記インク吐出口
をシールするシール液体の状態を検知するシール液体検
知手段を備え、シール液体の状態に応じてインク吐出手
段への印加エネルギを制御する方法等が好ましい態様と
して挙げられる。また、本発明の請求項５に係るインク
ジェット記録ヘッドは、インク吐出口と、画像信号に応
じてインクを吐出し、且つ、インク吐出口をシールする
シール液体を解くインク吐出手段と、前記インク吐出手
段への印加エネルギを可変にするエネルギ可変手段を備
えることを特徴とする。これらのインクジェット記録ヘ
ッドには、前記インク吐出口のシールが解かれた状態を
保持する保持手段を有することが、エネルギ可変手段の
制御の簡易化の観点から好ましい。According to the present invention, there is provided an ink jet recording head, comprising: an ink discharge port; an ink discharge means for discharging ink according to an image signal; and a sealing liquid for sealing the ink discharge port. And an energy varying means for varying the energy applied to the ink discharging means. As a control method of the energy changing means, a method of maintaining the applied energy to the ink discharging means at a relatively low level for a predetermined time after discharging the ink from the ink discharging means, A method for controlling the energy applied to the ink discharge means according to the discharge history of the ink, comprising: a discharge pattern storing means for storing a discharge history; and a seal liquid detecting means for detecting a state of a seal liquid for sealing the ink discharge ports. As a preferred embodiment, a method for controlling the energy applied to the ink ejection means in accordance with the state of the seal liquid is provided. Further, according to a fifth aspect of the present invention, there is provided an ink jet recording head, comprising: an ink ejection port; an ink ejection means for ejecting ink in accordance with an image signal; and releasing a seal liquid for sealing the ink ejection port; An energy varying means for varying the energy applied to the means is provided. It is preferable that these ink jet recording heads have a holding means for holding a state where the seal of the ink ejection port is released, from the viewpoint of simplifying the control of the energy variable means.
【０００８】本発明のインクジェット記録装置は、画像
記録媒体を搬送する搬送手段と、前記搬送手段により搬
送される前記画像記録媒体にインクを吐出して画像を記
録するインクジェット記録ヘッドと、前記記録ヘッドに
画像信号を入力する画像信号入力手段とを備えるインク
ジェット記録装置において、前記記録ヘッドとして請求
項１乃至６のいずれか１項に記載のインクジェット記録
ヘッドを備えることを特徴とする。また、本発明のイン
クジェット記録装置の別の態様は、画像記録媒体を搬送
する搬送手段と、前記搬送手段により搬送される前記画
像記録媒体にインクを吐出して画像を記録するインクジ
ェット記録ヘッドと、前記記録ヘッドに画像信号を入力
する画像信号入力手段と、前記記録ヘッドに対する画像
信号入力エネルギー可変手段と、を備えるインクジェッ
ト記録装置にであって、前記記録ヘッドがインクを吐出
するインク吐出口をシールするシール液体と、インクを
吐出するインク吐出手段とを備えることを特徴とする。[0008] The ink jet recording apparatus of the present invention comprises a conveying means for conveying an image recording medium, an ink jet recording head for ejecting ink onto the image recording medium conveyed by the conveying means to record an image, and the recording head. And an image signal inputting means for inputting an image signal to the image recording apparatus, wherein the recording head comprises the ink jet recording head according to any one of claims 1 to 6. Further, another aspect of the inkjet recording apparatus of the present invention is a transport unit that transports an image recording medium, an inkjet recording head that records an image by discharging ink onto the image recording medium that is transported by the transport unit, An ink jet recording apparatus comprising: an image signal input unit for inputting an image signal to the recording head; and an image signal input energy varying unit for the recording head, wherein the recording head seals an ink discharge port for discharging ink. And an ink discharging means for discharging ink.
【０００９】本発明のインクジェット記録ヘッドは、イ
ンク吐出手段によりインクを吐出する際のエネルギーを
変化させることができるため、例えば、シール液体によ
りシールされた状態ではインク吐出エネルギーを高く
し、インク吐出によりシール液体が解かれた状態では、
インク吐出エネルギーを低くするという制御が可能であ
り、吐出されるインク滴の状態を常に一定に調節できる
ため、高画質印字を実現しうる。また、このようにシー
ル液体の種類に係わらずインクの安定吐出が可能になる
ため、シール液体の材料選択範囲を広げることができ
る。The ink jet recording head of the present invention can change the energy when ink is ejected by the ink ejecting means. For example, when the ink is sealed by a seal liquid, the ink ejection energy is increased and the ink ejection energy is increased. With the seal liquid unwound,
It is possible to control the ink ejection energy to be low, and the state of the ejected ink droplets can always be adjusted to be constant, so that high-quality printing can be realized. In addition, since the ink can be stably ejected regardless of the type of the sealing liquid, the material selection range of the sealing liquid can be expanded.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】図１、図２に本発明の基本的な構
成を示す。図１（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ本発明によるイ
ンクジェット記録ヘッドの一態様を示す概略断面図と平
面図である。記録ヘッド１０は、インク吐出口１３が設
けられた記録ヘッド本体表面（以下、適宜、単に記録ヘ
ッド表面と称する）１１、インク吐出口１３に繋がるイ
ンク室１２、インク室内部に設けられたインク吐出手段
１４からなり、記録ヘッド表面１１上にはインク吐出口
１３内部のインク１が空気に接触しないようにインク吐
出口１３をシールするシール液体２が配されて構成され
ている。インク吐出手段１４には、インク吐出手段への
印加エネルギを可変にする図示されないエネルギ可変手
段が接続されている。1 and 2 show a basic configuration of the present invention. 1A and 1B are a schematic sectional view and a plan view, respectively, showing one embodiment of an ink jet recording head according to the present invention. The recording head 10 includes a recording head main body surface (hereinafter, simply referred to as a recording head surface) 11 provided with an ink ejection port 13, an ink chamber 12 connected to the ink ejection port 13, and ink ejection provided in the ink chamber. The seal liquid 2 is disposed on the recording head surface 11 so as to seal the ink discharge port 13 so that the ink 1 inside the ink discharge port 13 does not come into contact with air. The ink ejection means 14 is connected to an energy variable means (not shown) for varying the energy applied to the ink ejection means.
【００１１】図２は本発明のインクジェット記録ヘッド
１０の一態様を示す一部断面を記載した斜視図である。
記録ヘッド１０にはインク吐出口１３が複数配置されて
おり、ヘッド表面１１上にインク吐出口内部のインク１
が空気に接触しないようにインク吐出口１３をシールす
るシール液体２が配置されている。本態様では、便宜
上、インク吐出口１３が上部に配置された図を示してい
るが、インク吐出方向、即ち、記録ヘッド１０の配置方
向は所望により適宜選択することができ、一般的にはイ
ンク滴は重力方向（下方）に向けて吐出される。本発明
で利用できるインク吐出手段１４は、従来技術によるイ
ンクジェット記録ヘッドで用いられているインク吐出手
段、例えばサーマル方式、圧電素子方式のいずれも利用
できる。インクヘッド内部には図示しない供給手段から
毛管力や圧力差によってインク室１２へインク１が供給
される。サーマル方式では、画像信号に応じてインク室
あるいはインク室に通じる流路内のインクをヒータによ
り加熱し、インク内に含まれる揮発成分が瞬時に蒸発し
気泡を発生してインクを吐出する。圧電素子方式では、
インク室を構成する壁面あるいはインク室に通じるイン
ク流路の壁面が、圧電素子の変形が伝搬可能な部材で構
成され、この圧電素子に画像信号に応じて電界を印加し
てその歪みによってインクを吐出する。これらのインク
吐出手段１４に後述するエネルギー可変手段１１が接続
される。本発明において利用できるシール液体２として
は、シール性能が維持されるために、シール液体がイン
クに不溶であり、インクと相溶しないこと、インクとは
自発的に乳化しないことが必要である。シール液体がイ
ンクに不溶であるためには、具体的にはインクに対する
溶解度が常温（２５℃）で０．１重量％以下であればよ
い。さらに、シール液体２がヘッドの休止中にそのシー
ル性を有効に維持するために、常温で不揮発性であるこ
とが必要である。ここで、常温で不揮発性とは、具体的
には蒸気圧が２５℃で０．１ｍｍＨｇ以下であることを
指す。FIG. 2 is a perspective view showing a partial cross section showing one embodiment of the ink jet recording head 10 of the present invention.
The recording head 10 is provided with a plurality of ink discharge ports 13, and the ink 1 inside the ink discharge ports is provided on the head surface 11.
The seal liquid 2 that seals the ink discharge port 13 is arranged so that the ink does not come into contact with air. In the present embodiment, for convenience, a diagram in which the ink ejection ports 13 are arranged at the top is shown, but the ink ejection direction, that is, the arrangement direction of the recording head 10 can be appropriately selected as desired, and generally, The droplet is ejected in the direction of gravity (downward). As the ink discharging means 14 that can be used in the present invention, an ink discharging means used in a conventional ink jet recording head, for example, any of a thermal method and a piezoelectric element method can be used. The ink 1 is supplied to the ink chamber 12 from the supply unit (not shown) by a capillary force or a pressure difference inside the ink head. In the thermal method, ink is heated by a heater in an ink chamber or a flow path leading to the ink chamber in accordance with an image signal, and volatile components contained in the ink are instantaneously evaporated to generate bubbles and eject the ink. In the piezoelectric element method,
The wall surface of the ink chamber or the wall of the ink flow path communicating with the ink chamber is formed of a member capable of transmitting the deformation of the piezoelectric element. An electric field is applied to the piezoelectric element according to an image signal, and the ink is dissipated by the distortion. Discharge. An energy variable unit 11 described later is connected to these ink ejection units 14. As the sealing liquid 2 that can be used in the present invention, in order to maintain the sealing performance, it is necessary that the sealing liquid is insoluble in the ink, is not compatible with the ink, and does not spontaneously emulsify with the ink. In order for the sealing liquid to be insoluble in the ink, specifically, the solubility in the ink only needs to be 0.1% by weight or less at room temperature (25 ° C.). Further, the sealing liquid 2 needs to be non-volatile at room temperature in order to maintain the sealing property effectively while the head is at rest. Here, non-volatile at normal temperature specifically means that the vapor pressure at 25 ° C. is 0.1 mmHg or less.
【００１２】本発明において利用できるシール液体の動
粘度は１〜１００ｍｍ2 ／ｓの範囲であるが、吐出のた
めの抵抗を小さくするという観点からは５０ｍｍ2 ／ｓ
以下であることが望ましい。また、本発明において利用
できるシール液体の表面張力は１５〜７０ｍＮ／ｍの範
囲であれば利用できるが、インク表面にぬれ進むという
観点からは５０ｍＮ／ｍ以下であることが望ましい。さ
らに、使用するインクの表面張力以下であることがより
望ましい。これらの性質に適合する液体であればいずれ
も利用できるのはもちろんであるが、複数の材料を混合
して粘度や表面張力を調製して上記範囲としたものも用
いることができる。[0012] Although the kinematic viscosity of the sealing liquid which can be used in the present invention is in the range of 1~100mm 2 / s, 50mm 2 / s from the viewpoint of the resistance to small for the discharge
It is desirable that: The surface tension of the sealing liquid that can be used in the present invention can be used as long as it is in the range of 15 to 70 mN / m, but is preferably 50 mN / m or less from the viewpoint of wetting on the ink surface. Further, it is more preferable that the surface tension is not more than the surface tension of the ink used. Of course, any liquid can be used as long as it conforms to these properties, but a liquid having the above-mentioned range by mixing a plurality of materials and adjusting the viscosity and surface tension can also be used.
【００１３】前記特性を考慮して、シール液体として用
いうるものを具体的に説明すれば、水性のインクを用い
る場合のシール液体としては、常温で液体の有機溶媒や
オイル類を用いることができる。例えば、オクタン、ノ
ナン、テトラデカン、ドデカンなどの炭化水素類；オレ
イン酸、リノール酸などの高級脂肪酸；ｎ−デカノー
ル、ジメチルブタノールなどの不水溶性のアルコール
類；フタル酸ジブチル、マレイン酸ジブチルなどの可塑
剤等をもちいることができる。あるいは植物油、鉱物
油、シリコーンオイル、フッ素オイルなどの液状油を用
いることもできる。これらは、単独で用いてもよく、あ
るいは均一に混合しうるものであれば複数種を混合して
用いても構わない。In consideration of the above-described characteristics, a specific example of a seal liquid that can be used as the seal liquid is as follows. When an aqueous ink is used, an organic solvent or oil that is liquid at room temperature can be used as the seal liquid. . For example, hydrocarbons such as octane, nonane, tetradecane and dodecane; higher fatty acids such as oleic acid and linoleic acid; insoluble alcohols such as n-decanol and dimethylbutanol; plastics such as dibutyl phthalate and dibutyl maleate; Agents and the like can be used. Alternatively, liquid oils such as vegetable oils, mineral oils, silicone oils and fluorine oils can be used. These may be used alone or in combination of two or more as long as they can be mixed uniformly.
【００１４】本発明では、このシール液体を、図１に示
すように、インク吐出口１３の内部のインク１が外部の
空気に接触しないように配置する。シール液体は、イン
ク吐出口が並ぶヘッドの表面１１に、印字開始前に予め
スポイトや管からの注液や、刷毛、布、ブレードによる
塗布などの手段により配置しておけばよい。本発明のイ
ンクジェット記録ヘッドは、予めヘッド表面１１にシー
ル液体２層を有するものであってもよく、装置内に配置
された記録ヘッド１０のヘッド表面１１に使用時にシー
ル液体２を供給して用いるものであってもよい。あるい
は、インク吐出口が並ぶヘッドの表面、または表面の近
傍に配置された管や多孔質部材から、毛管力や表面張力
や圧力差によってシール液体２を連続的に、又は、適
宜、供給してもよい。これらの方法によりヘッドの表面
１１に供給されたシール液体２は、インク吐出口１３内
のインク１に接触して、インクとシール液体の表面張力
の差によりインク表面にシール液体の膜を形成する。シ
ール液体の膜厚は、インクの表面張力や粘度、吐出手
段、ノズル径、目詰まり防止のための保存期間などによ
って適宜選択できるが、目詰まりに対するシール性能と
吐出抵抗を考え合わせると、１μm 以上、２００μm 以
下であることが好ましい。シール液体の膜厚は、供給量
やヘッド周辺の形状による保持量規制などで調整するこ
とができる。In the present invention, as shown in FIG. 1, the seal liquid is arranged so that the ink 1 inside the ink discharge port 13 does not contact the outside air. The seal liquid may be arranged on the surface 11 of the head where the ink discharge ports are arranged beforehand by means such as liquid injection from a dropper or a pipe or application by a brush, cloth, or a blade. The ink jet recording head of the present invention may have two layers of sealing liquid on the head surface 11 in advance, and supply and use the sealing liquid 2 to the head surface 11 of the recording head 10 arranged in the apparatus at the time of use. It may be something. Alternatively, the sealing liquid 2 is continuously or appropriately supplied by a capillary force, a surface tension, or a pressure difference from a surface of the head in which the ink discharge ports are arranged, or a tube or a porous member disposed near the surface. Is also good. The seal liquid 2 supplied to the head surface 11 by these methods comes into contact with the ink 1 in the ink discharge port 13 and forms a seal liquid film on the ink surface due to the difference in surface tension between the ink and the seal liquid. . The thickness of the seal liquid can be appropriately selected depending on the surface tension and viscosity of the ink, the ejection means, the nozzle diameter, the storage period for preventing clogging, and the like. , 200 μm or less. The film thickness of the sealing liquid can be adjusted by regulating the supply amount or the holding amount depending on the shape around the head.
【００１５】次にエネルギ可変手段について説明する。
エネルギ可変手段は少なくとも２種類のエネルギ量を発
生或いは制御することが可能な手段であり、そのエネル
ギを所定の条件に応じてインク吐出手段に印加するもの
である。２種類以上のエネルギ量は相対的に大小の差が
あり、シール液体の状態によって印加すべきエネルギが
選択される。即ち、図１（Ａ）に示すようにヘッド表面
１１が完全にシール液体２で被覆されている場合には、
インク滴は表面のシール液体２を貫通して、或いは、シ
ール液体２のインク吐出口１３を被覆する部分を伴って
吐出されるため、相対的に大きなエネルギを印加する必
要があるが、該インク滴の吐出後は、シール液体に開口
部が形成され、シールが解かれた状態となり、その間に
吐出されるインク滴を先に吐出したインク滴と同様の液
滴径、吐出速度とするには前記の場合と比較して相対的
に小さなエネルギを印加すればよいことになる。Next, the energy changing means will be described.
The energy varying means is means capable of generating or controlling at least two types of energy, and applies the energy to the ink ejection means according to predetermined conditions. The two or more types of energy have relatively large and small differences, and the energy to be applied is selected depending on the state of the sealing liquid. That is, when the head surface 11 is completely covered with the sealing liquid 2 as shown in FIG.
Since the ink droplets are ejected through the sealing liquid 2 on the surface or with a portion covering the ink ejection port 13 of the sealing liquid 2, it is necessary to apply a relatively large energy. After the droplet is ejected, an opening is formed in the seal liquid, the seal is released, and the ink droplet ejected during that time has the same droplet diameter and ejection speed as the previously ejected ink droplet. It suffices to apply relatively small energy as compared with the above case.
【００１６】インク滴が吐出した後のシール液体の様子
を図３に模式的に示すが、最初のインク滴が吐出された
後、図３（Ａ）に示すように吐出口１３の表面のシール
液体がインク滴とともに吐出され、シール液体２が解か
れた状態となる。このシール液体に形成された開口部は
経時するにつれて徐々に小さくなり（図３（Ｂ）、図３
（Ｃ））、再び吐出口１３表面がシール液体２で覆われ
（図３（Ｄ））、シール液体２表面が徐々に均一化され
（図３（Ｅ））、最終的にはインク吐出前と同様に均一
なシール液体２の層で被覆されることになる（図３
（Ｆ））。これらさまざまなシール液体の状態に対し
て、２種類のエネルギ量を発生可能なエネルギ可変手段
を用意した場合は、例えば、図３（Ａ）、図３（Ｂ）、
図３（Ｃ）のシール液体２が解かれた状態でインクを吐
出させる場合は相対的に小さいエネルギを印加し、図３
（Ｄ）、図３（Ｅ）、図３（Ｆ）のインク吐出口１３が
シール液体２で被覆されている場合は相対的に大きいエ
ネルギを印加することで、従来発生していたインク滴飛
翔の不安定さを改善できる。エネルギ量の種類（段階）
を増やせば制御は複雑になるが、より高い飛翔安定性を
確保することができる。FIG. 3 schematically shows the state of the seal liquid after the ink droplet has been ejected. After the first ink droplet has been ejected, as shown in FIG. The liquid is discharged together with the ink droplets, and the seal liquid 2 is released. The opening formed in the sealing liquid gradually decreases with time (FIG. 3B, FIG.
(C)), the surface of the discharge port 13 is again covered with the sealing liquid 2 (FIG. 3D), and the surface of the sealing liquid 2 is gradually made uniform (FIG. 3E). 3 is covered with a uniform layer of the sealing liquid 2 (FIG. 3).
(F)). In the case where energy varying means capable of generating two types of energy amounts for these various states of the sealing liquid is prepared, for example, FIGS. 3 (A), 3 (B),
When ink is ejected in a state where the seal liquid 2 in FIG. 3C is released, a relatively small energy is applied, and
(D), FIG. 3 (E), and FIG. 3 (F), when the ink ejection port 13 is covered with the sealing liquid 2, by applying a relatively large energy, the ink droplet flying which has conventionally occurred is performed. Instability can be improved. Type of energy amount (stage)
The control becomes complicated if the number is increased, but higher flight stability can be secured.
【００１７】前記のような状態に応じてエネルギ可変手
段を制御する方法としては、最も簡易な方法として、
（１）インク吐出手段からインクを吐出した後、予め設
定した所定時間前記インク吐出手段への印加エネルギを
相対的に低い水準に保持する方法、さらに（２）前記イ
ンク吐出口からのインクの吐出履歴を記憶する吐出パタ
ーン記憶手段を備え、インクの吐出履歴に応じてインク
吐出手段への印加エネルギを制御する方法、（３）前記
インク吐出口をシールするシール液体の状態を検知する
シール液体検知手段を備え、シール液体の状態に応じて
インク吐出手段への印加エネルギを制御する方法等が好
ましい態様として挙げられる。（１）の場合には、イン
ク吐出状態の検出手段とタイマーとでエネルギ量の大小
を切り換えればよく、簡易な制御方法である。The simplest method for controlling the energy variable means in accordance with the above state is as follows.
(1) a method of maintaining the applied energy to the ink discharging means at a relatively low level for a predetermined period of time after the ink is discharged from the ink discharging means; and (2) discharging the ink from the ink discharging ports. A method for controlling the energy applied to the ink ejection means in accordance with the ink ejection history, comprising: an ejection pattern storage means for storing a history; and (3) a seal liquid detection for detecting a state of a seal liquid for sealing the ink ejection port. A preferred embodiment includes a method for controlling the energy applied to the ink ejection means in accordance with the state of the sealing liquid. In the case of (1), the magnitude of the energy amount may be switched between the ink discharge state detecting means and the timer, which is a simple control method.
【００１８】次に、（２）前記インク吐出口からのイン
クの吐出履歴を記憶する吐出パターン記憶手段を備え、
インクの吐出履歴に応じてインク吐出手段への印加エネ
ルギを制御する方法について説明する。図４にこの方法
における構成例のブロック図を示す。吐出パターン記憶
手段は各ノズル毎の吐出の履歴を記憶する手段である。
少なくとも前回の吐出時からの経過時間を記憶する。シ
ール液体特性記憶手段は吐出履歴に対応するシール液体
の状態が吐出抵抗に変換されたデータとして装置製造時
に書き込まれているものである。エネルギ変換手段は吐
出パターン記憶手段とシール液体特性記憶手段のデータ
に応じてインク滴の飛翔が最適になるようエネルギ量を
可変するものであり、印字制御手段に接続される。印字
制御手段はパーソナルコンピュータ等の画像信号発生手
段からの信号に応じてエネルギ可変手段が設定した印字
信号をインク吐出手段に印加する。Next, (2) an ejection pattern storage means for storing an ink ejection history from the ink ejection port,
A method for controlling the energy applied to the ink ejection means according to the ink ejection history will be described. FIG. 4 shows a block diagram of a configuration example in this method. The ejection pattern storage means is a means for storing the ejection history of each nozzle.
At least the elapsed time from the last ejection is stored. In the seal liquid characteristic storage means, the state of the seal liquid corresponding to the discharge history is written as data converted into the discharge resistance at the time of manufacturing the device. The energy conversion means varies the amount of energy so that the ink droplets fly optimally according to the data in the ejection pattern storage means and the seal liquid characteristic storage means, and is connected to the print control means. The printing control means applies a printing signal set by the energy varying means to the ink discharging means in accordance with a signal from an image signal generating means such as a personal computer.
【００１９】図５は図４で示した制御方法に温度条件を
追加した別の構成例のブロック図を示す。この構成で
は、インクジェットヘッド近傍の温度を測定するセンサ
を付加している。ここでは前記図４で説明したのと同様
のシール液体特性記憶手段には、吐出履歴に対応するシ
ール液体の状態が吐出抵抗に変換されたデータととも
に、シール液体の粘度データ（温度依存性）が格納され
る。これによってシール液体の状態に応じた最適な吐出
エネルギをインク吐出手段に印加することができる。即
ち、シール液２の開口部の変化状態の情報に、さらに、
シール液２の粘度の情報が加わり、より適切な制御が可
能となる。FIG. 5 is a block diagram of another configuration example in which a temperature condition is added to the control method shown in FIG. In this configuration, a sensor for measuring the temperature near the inkjet head is added. Here, the seal liquid characteristic storage means similar to that described with reference to FIG. 4 stores the viscosity data (temperature dependence) of the seal liquid together with the data obtained by converting the state of the seal liquid corresponding to the discharge history into the discharge resistance. Is stored. This makes it possible to apply optimal ejection energy to the ink ejection unit in accordance with the state of the seal liquid. That is, the information of the change state of the opening of the seal liquid 2 is further added to the information.
Information on the viscosity of the seal liquid 2 is added, and more appropriate control is possible.
【００２０】本発明において、インク滴の吐出をそのま
ま利用して、シール液体を解いた後、そのシールが解か
れた状態を所定時間保持する保持手段 (以下、適宜、保
持手段と称する）をインク吐出口１３の外縁部に設ける
ことにより、シールが解かれた状態を長く維持し、吐出
手段に印加するエネルギが相対的に低い状態を長く維持
することができる。シール液体を解くには、シール液体
の液面を押しひろげて開口部を設けることにより解く
か、インク吐出と共にシール液体を飛ばしてシールを解
くことができる。解かれたシール液体を保持する保持手
段としては、吐出口外縁部に形成した構造の形状で保持
する方法、吐出口外縁部のぬれ性の低い部分で保持する
方法などを用いることができる。本発明では、これらの
保持手段をインク吐出口ごとに設け、吐出口ごとにシー
ル液体が解かれた状態を保持しても良く、また、列状あ
るいは千鳥状に並んだ複数の吐出口に共通の保持手段を
設け、複数の吐出口のシール液体が解かれた状態を一括
して保持することもできる。In the present invention, the holding means (hereinafter, appropriately referred to as holding means) for holding the state in which the seal is released for a predetermined time after the seal liquid is released by utilizing the ejection of the ink droplets as it is is used. By providing the outer peripheral portion of the discharge port 13, the state where the seal is released can be maintained for a long time, and the state where the energy applied to the discharge means is relatively low can be maintained for a long time. In order to release the seal liquid, the seal liquid can be released by pushing the liquid surface of the seal liquid and providing an opening, or the seal liquid can be released together with the ink ejection to release the seal. As the holding means for holding the opened seal liquid, a method of holding the seal liquid in the shape of the structure formed on the outer edge of the discharge port, a method of holding the liquid at a portion of the outer edge of the discharge port with low wettability, or the like can be used. In the present invention, these holding means may be provided for each ink ejection port to hold the state in which the sealing liquid is released for each ejection port, and may be shared by a plurality of ejection ports arranged in rows or in a staggered manner. , And the state in which the seal liquids of the plurality of discharge ports are released can be collectively held.
【００２１】本発明においてシール液体が解かれた状態
とは、シール液体の端部がインク吐出口の周縁に維持さ
れていることを意味する。すなわち、吐出口周縁の固体
壁面にシール液体の端部が接触した状態であり、図３
（Ａ）のようにシール液体が壁面からインク表面に向か
ってぬれ広がろうとしている状態である。発明者の観察
によれば、保持手段を持たない場合でも、先に述べた吐
出手段によりシール液体は図３（Ａ）に示すように、そ
の端部がインク吐出口の周縁部分に、広げられてシール
が解かれているのが観察された。保持手段がない場合
は、シール液体はこの状態からすぐに吐出口の中心方向
に向かってぬれ進み始める（図３（Ａ）〜図３
（Ｂ））。その後、吐出口内部のインク表面にぬれ進み
（図３（Ｃ））、周囲からのシール液体の供給により閉
じ（図３（Ｄ））、その後もシール膜の厚さを増しなが
ら初期の状態、即ち、シール液体により表面が被覆され
た状態に戻る（図３（Ｅ）〜図３（Ｆ））。このよう
に、保持手段を持たない場合はシール液体が解かれた状
態に維持されることはない。In the present invention, the state in which the seal liquid is released means that the end of the seal liquid is maintained at the periphery of the ink discharge port. That is, the end of the sealing liquid is in contact with the solid wall surface around the discharge port, and FIG.
As shown in (A), the seal liquid is about to spread from the wall surface toward the ink surface. According to the observation of the inventor, even when the holding means is not provided, the end of the seal liquid is spread to the peripheral portion of the ink discharge port by the discharge means described above, as shown in FIG. The seal was observed to have been broken. If there is no holding means, the sealing liquid immediately starts to wet from this state toward the center of the discharge port (FIG. 3A to FIG. 3).
(B)). After that, the ink advances inside the discharge port (FIG. 3 (C)), and is closed by the supply of the sealing liquid from the surroundings (FIG. 3 (D)). That is, the state returns to the state where the surface is covered with the sealing liquid (FIGS. 3E to 3F). As described above, when the holding means is not provided, the sealing liquid is not maintained in the released state.
【００２２】ぬれ広がりに対する現象は、ぬれに対する
準安定な状態から次の準安定状態の間のエネルギー障壁
を、液体が乗り越えていくように進行することが知られ
ており（例えば小野：表面張力、共立出版）、ぬれに抵
抗となる部分を設けることでシール液体の端部を一時的
に保持することが可能となる。すなわち、この状態を維
持するには固体面上にぬれ進みに対して抵抗となる部分
を設けてやればよい。インク吐出口のシールが解かれた
状態を保持する保持手段、すなわち、前記のぬれ進みに
対して抵抗となる部分を形成する方法としては、インク
吐出口が設けられている面の断面形状をインク吐出口の
周囲においてぬれ抵抗となるような形状、例えば、図６
や図７のようにインク吐出口が設けられた面１１におい
て、インク吐出口１３及びその外縁部の面２０の高さと
それ以外の面の高さとの間に段差を設ける、あるいは図
８のようにインク吐出口１３の外縁部より少し離れた位
置に溝２０を設ける、図９のようにインク吐出口１３の
外縁部より少し離れた位置に突起２０を設けるなどによ
って、インク吐出口が設けられた面に凹や凸がある形状
に設計する方法を用いることができる。ここで設けられ
る凹凸は三角形状の断面を有していてもよく、溝はＶ字
型であってもよい。ただし、図７のように凸型の段差を
設ける場合や、図９のように凸状の突起を設ける場合
は、解かれたまま保持されたシール液体が自力で閉まる
ために、ヘッド表面からの段の高さ、あるいは突起の高
さはシール液体の膜厚より低くする必要がある。It is known that the phenomenon of wetting spread progresses from the metastable state of wetting to the next metastable state so that the liquid passes over the energy barrier (for example, Ono: surface tension, By providing a portion that is resistant to wetting, it is possible to temporarily hold the end of the sealing liquid. That is, in order to maintain this state, it is sufficient to provide a portion on the solid surface that is resistant to wet progress. As a method of forming a portion that holds the ink discharge port in a state where the seal of the ink discharge port is released, that is, a method of forming a portion that is resistant to the advance of wetting, the cross-sectional shape of the surface provided with the ink discharge port FIG. 6 shows a shape having a wetting resistance around the discharge port.
In the surface 11 provided with the ink discharge ports as shown in FIG. 7 and FIG. 7, a step is provided between the height of the surface 20 of the ink discharge port 13 and the outer edge thereof and the height of the other surface, or as shown in FIG. An ink ejection port is provided by providing a groove 20 at a position slightly away from the outer edge of the ink ejection port 13 or by providing a projection 20 at a position slightly away from the outer edge of the ink ejection port 13 as shown in FIG. A method of designing a shape having a concave or convex surface can be used. The unevenness provided here may have a triangular cross section, and the groove may be V-shaped. However, when a convex step is provided as shown in FIG. 7 or when a convex protrusion is provided as shown in FIG. 9, since the sealing liquid held as it is released is closed by itself, the sealing liquid is closed from the head surface. The height of the step or the height of the projection needs to be lower than the film thickness of the sealing liquid.
【００２３】さらに、図１０、図１１のように、溝や突
起を連続して複数個設けてもよく、このように複数個設
けた場合には、シール液体が解かれた状態をさらに長く
維持することができる。このように凹凸形状を利用した
ぬれ抵抗部分は、必ずしも吐出口の全周に設けられてい
なくても、例えば、Ｃ字型にように一部が欠けるなど不
連続部分を有していても、全体としてぬれ抵抗性を有し
ているが、円環状に全周に設ける方が、ぬれ抵抗の効果
は大きい。これらの形状を利用する手段では、シール液
体端部の微視的な接触状態が不連続に大きく変化するた
め、ぬれ広がりに対して抵抗となり、シール液体が解か
れた状態が維持される。Further, as shown in FIGS. 10 and 11, a plurality of grooves and projections may be continuously provided, and in such a case, the state in which the sealing liquid is released is maintained for a longer time. can do. Thus, the wetting resistance portion using the uneven shape is not necessarily provided on the entire circumference of the discharge port, for example, even if it has a discontinuous portion such as a part missing like a C shape, Although it has wet resistance as a whole, the effect of the wet resistance is greater if it is provided in an annular shape all around. In the means utilizing these shapes, the microscopic contact state of the end portion of the sealing liquid greatly changes discontinuously, so that resistance to wet spreading is maintained, and the state in which the sealing liquid is released is maintained.
【００２４】また、インク吐出口のシールが解かれた状
態を保持する保持手段として、インク吐出口が設けられ
ている面の材質をインク吐出口の周辺にぬれ性の低い材
質を用いること、例えば、図１２のように、インク吐出
口１３の外縁部にぬれ抵抗領域２１を配して保持手段を
構成することもできる。図１３に示すように、ぬれ抵抗
領域では、ヘッド本体の表面１１において、インク吐出
口１３の周囲のぬれ抵抗領域２１とシール液体２との接
触角θｅを大きくなるように設定することにより、シー
ル液体２がぬれ進みにくくなり、図１２のようにシール
液体の端部がぬれ抵抗領域２１の表面上で維持される。
この抵抗領域２１はインク吐出口周囲にシール液体のぬ
れ性の低い膜を塗布する、あるいはこの部分をマスクし
た状態でヘッド表面を粗面化し、マスクした以外の部分
にシール液体に対してぬれ性が高くなる処理を施す、な
どの方法で形成することができる。あるいは、インク吐
出口の周辺部のみシール液体のぬれ性の低い材料で構成
することもできる。発明者らが、シール液体のぬれ進み
状態を観察した結果からは、この接触角θｅを大きくな
るように設定することで、ぬれ広がりに対して抵抗とな
ることが確認された。この接触角の差は大きいほどぬれ
進みに対する遅延効果が大きかったが、好ましくは１０
度以上であればよい。シール液体のぬれ進みは、シール
液体の動粘度（大きい方がぬれ進む速度が遅い）、表面
張力（大きい方がぬれ進む速度が遅い）、膜厚（薄い方
がぬれ進む速度が遅い）などによっても調整できるが、
本発明で使用できるシール液体の範囲であれば、接触角
θｅは大きくなるように設定する方が進む速度が遅くな
り、結果としてシール液体が解かれた状態を長く維持で
きることになる。シール液体が解かれた状態を実用上十
分に長く維持するという観点からは、この接触角θｅを
３０度以上とすることが好ましい。Further, as the holding means for holding the state where the seal of the ink discharge port is released, the material of the surface provided with the ink discharge port may be formed of a material having low wettability around the ink discharge port. As shown in FIG. 12, it is also possible to form a holding unit by arranging a wetting resistance region 21 on the outer edge of the ink discharge port 13. As shown in FIG. 13, in the wetting resistance region, by setting the contact angle θe between the wetting resistance region 21 around the ink discharge port 13 and the sealing liquid 2 on the surface 11 of the head body to be large, the sealing is performed. The liquid 2 becomes less likely to wet, and the end of the sealing liquid is maintained on the surface of the wet resistance region 21 as shown in FIG.
In the resistance region 21, a film having low wettability of the seal liquid is applied around the ink discharge port, or the surface of the head is roughened in a state where this portion is masked, and the wettability with respect to the seal liquid is formed in portions other than the masked portion. Or a method of performing a process of increasing the density. Alternatively, only the peripheral portion of the ink ejection port may be made of a material having low wettability of the sealing liquid. From the results of observations made by the inventors on the wetting progress of the sealing liquid, it has been confirmed that setting the contact angle θe to be large provides resistance to the spread of the wetting. The larger the difference between the contact angles, the greater the delay effect on the wetting advance.
The degree should be higher than the degree. The wetting of the sealing liquid depends on the kinematic viscosity of the sealing liquid (the larger the wetting speed is slower), the surface tension (the larger the wetting speed is slower), the film thickness (the thinner wetting speed is slower), etc. Can also be adjusted,
Within the range of the seal liquid that can be used in the present invention, setting the contact angle θe to be large makes the advance speed slow, and as a result, the state in which the seal liquid is released can be maintained for a long time. From the viewpoint of maintaining the state in which the sealing liquid is released sufficiently long for practical use, the contact angle θe is preferably set to 30 degrees or more.
【００２５】本発明のインクジェット記録ヘッドにおい
て、保持手段を上記の態様の如くインク吐出口の周囲に
設ける場合の保持手段の位置について説明すると、保持
手段はインク吐出口が設けられた面において、少なくと
もインク吐出によりシール液体が解かれる領域に存在す
ることが必要である。このシール液体が解かれる領域
は、シール液体の厚さ、動粘度、吐出エネルギーなどに
よって適宜変化するものであるが、一例を挙げれば、イ
ンク吐出口の直径が５０μｍ、シール液体の動粘度が３
０ｍｍ2 ／ｓ、シール液体の膜厚５０μｍ、吐出手段で
あるヒーターへの印加電圧１２Ｖ、印加時間８μｓのと
き、吐出口の中心から約４５０μｍの領域であった。即
ち、吐出口の外縁部から約２００μｍの領域までシール
液体によるシールが解かれていた。また、三角形の吐出
口（外接円の直径５０μｍ）をもつインクジェット記録
ヘッドの場合でも、シールが解かれた領域は、吐出口の
外接円中心から約４５０μｍであった。この保持手段を
設ける位置は、インク吐出によりシールが解かれる領域
より外側に設けられていてもよく、さらに、インク吐出
口からインク室につながる部分、或いは、インク室の周
側壁面に設けてもよい。In the ink jet recording head of the present invention, the position of the holding means when the holding means is provided around the ink ejection port as in the above embodiment will be described. It is necessary that the seal liquid be present in a region where the seal liquid is released by ink discharge. The area where the seal liquid is released varies as appropriate depending on the thickness, kinematic viscosity, discharge energy, etc. of the seal liquid. For example, the diameter of the ink discharge port is 50 μm, and the kinematic viscosity of the seal liquid is 3 μm.
The area was about 450 μm from the center of the discharge port when 0 mm 2 / s, the seal liquid film thickness was 50 μm, the voltage applied to the heater as the discharge means was 12 V, and the application time was 8 μs. That is, the seal with the sealing liquid was broken from the outer edge of the discharge port to a region of about 200 μm. Further, even in the case of an ink jet recording head having a triangular ejection port (circumscribed circle diameter 50 μm), the area where the seal was released was about 450 μm from the center of the circumcircle of the ejection port. The position where the holding means is provided may be provided outside a region where the seal is released by ink discharge, or may be provided on a portion connecting the ink discharge port to the ink chamber or on a peripheral wall surface of the ink chamber. Good.
【００２６】本発明では、印字動作終了後、シール液体
は表面張力により再びシール膜を形成し、インクの乾燥
を防止する効果を持続する。解かれた状態に保持されて
いたシール液体は、ぬれに対する準安定な状態、すなわ
ちぬれに抵抗となる部分でシール液体の端部を保持され
ていた状態から、ぬれ抵抗部分のエネルギー障壁にシー
ル液体の表面張力が打ち勝って、インク液面の方向へと
ぬれ広がる。解かれた状態を保持されていたシール液体
が一定の時間をおいた後にインク表面をぬれ広がる現象
は、発明者らも観察によって確認している。図６のよう
に段を設けた場合、この段の角部でシール液体が保持さ
れ、しばらく時間が経過した後シール液体が閉じてい
た。この現象を繰り返し観察したが、保持手段がない場
合は図３（Ａ）〜（Ｆ）に示したようにすぐに閉まって
しまうのに対して、保持手段を用いた場合は解かれたシ
ール液体が閉まるまでの時間が十分に長く、この時間内
にインク吐出を安定に行うことが可能であった。図７や
図９の凸型の段や突起を設ける場合には、シール液体の
端部が段の角部で保持されており、ヘッド表面からの段
や突起の高さを高くすると、シール液体が閉まるまでの
時間が長くなることが観察された。また、図１２のよう
に、インク吐出口の周囲をぬれ抵抗領域２１で構成した
場合には、ぬれ抵抗領域２１の表面に、シール液体２の
端部が保持され、一定時間をかけてぬれ抵抗領域２１の
表面をシール液体がぬれ進んで、シール液体が閉まるの
が観察された。また、いずれの保持手段の場合にも、シ
ール液体の表面張力が大きいほど、解かれたまま保持さ
れている時間が長いことも観察された。このように、シ
ール液体が解かれたまま保持されている時間は、段や突
起の高さや、ぬれ抵抗領域でのシール液体の接触角な
ど、シール液体のぬれに対する抵抗の大きさ、あるい
は、シール液体の表面張力、シール液体の膜厚などを適
宜選定することにより、数秒から数十分まで調整するこ
とが可能である。また、いずれの保持方法の場合も、外
力を用いなくてもシール液体が閉まることが確認され
た。In the present invention, after the printing operation is completed, the seal liquid forms a seal film again by the surface tension, and the effect of preventing drying of the ink is maintained. The seal liquid held in the released state is changed from a metastable state against wetting, that is, a state in which the end of the seal liquid is held at a part that resists wetting, to the energy barrier of the wetting resistance part. Surface tension overcomes and spreads in the direction of the ink liquid surface. The inventors have also observed through observation that the seal liquid, which has been kept in the released state, spreads over the ink surface after a certain period of time. When the step was provided as shown in FIG. 6, the seal liquid was held at the corner of this step, and after a while, the seal liquid was closed. When this phenomenon was repeatedly observed, the sealing liquid was immediately closed as shown in FIGS. 3A to 3F when there was no holding means, whereas when the holding means was used, the sealed liquid was released. The time until is closed is sufficiently long, and the ink can be stably ejected within this time. In the case where the convex steps or projections shown in FIGS. 7 and 9 are provided, the ends of the sealing liquid are held at the corners of the steps, and when the height of the steps or projections from the head surface is increased, the sealing liquid is increased. It was observed that the time to close increased. In the case where the periphery of the ink ejection port is constituted by the wetting resistance region 21 as shown in FIG. 12, the end of the sealing liquid 2 is held on the surface of the wetting resistance region 21 and the wetting resistance is taken for a certain period of time. It was observed that the sealing liquid proceeded to wet the surface of the region 21 and closed. In addition, in any of the holding units, it was also observed that the longer the surface tension of the sealing liquid is, the longer the holding time while being released is. As described above, the time during which the seal liquid is kept released is the magnitude of the resistance to the wetting of the seal liquid, such as the height of the step or protrusion, the contact angle of the seal liquid in the wetting resistance area, or the seal. By appropriately selecting the surface tension of the liquid, the film thickness of the sealing liquid, and the like, it is possible to adjust from several seconds to several tens of minutes. In addition, in any of the holding methods, it was confirmed that the sealing liquid was closed without using external force.
【００２７】すなわち、シール液体は、吐出手段により
開かれて、保持手段で準安定な状態に開かれたまま保持
されシール液体の表面張力により閉じるまでの時間が遅
延される。この遅延時間を、一連の印字動作時間より長
く設定することで、シール液体を解かれた状態に保った
ままインク吐出を安定維持することが可能である。ま
た、この遅延時間を数十秒から数分に設定すれば、この
間に記録紙１枚あるいは複数枚の印字を行うことも可能
である。That is, the sealing liquid is opened by the discharging means, held in a metastable state by the holding means while being opened, and the time until the sealing liquid is closed by the surface tension of the sealing liquid is delayed. By setting this delay time longer than a series of printing operation times, it is possible to stably maintain ink ejection while keeping the seal liquid in a released state. If the delay time is set to several tens of seconds to several minutes, it is possible to print one or a plurality of recording sheets during this time.
【００２８】従来の手段では、吐出時にシール液体を解
かれた状態を保持しておくのに外力が必要であったか、
あるいは開閉に外力や開閉器などを必要としていた。こ
れらを用いずに吐出によってシール液体を通過して印字
することは可能だったが、シール液体の開き方や、解か
れた時のシール液体の状態が一定でなく、１枚の印字中
でも印字画像の乱れが発生していた。本発明に採用した
これらの保持手段によれば、外力を用いることなくシー
ル液体を解かれた状態に保持でき、この間には印加エネ
ルギを低い水準に保つことができ、低エネルギ水準で安
定した印字を行うことができる。そして、外力を用いる
ことなくシール液体を閉じることができ、長期にわたり
目詰まりを防止できることとなる。In the conventional means, whether an external force was required to keep the seal liquid released during the discharge,
Or, an external force or a switch was required for opening and closing. Although it was possible to print by passing the seal liquid by discharging without using these, the way of opening the seal liquid and the state of the seal liquid when it was released were not constant, and the printed image was printed even during printing of one sheet Was disturbed. According to the holding means employed in the present invention, the sealing liquid can be held in an unreleased state without using an external force, during which the applied energy can be kept at a low level, and stable printing can be performed at a low energy level. It can be performed. Then, the sealing liquid can be closed without using an external force, and clogging can be prevented for a long period of time.
【００２９】インク吐出手段への印加エネルギを制御す
る方法として、（３）前記インク吐出口をシールするシ
ール液体の状態を検知するシール液体検知手段を備え、
シール液体の状態に応じてインク吐出手段への印加エネ
ルギを制御する方法を採用する場合には、インク吐出口
１３におけるシール液体２が解かれた状態か、閉じられ
た状態かを検知する、即ち、先に図３で示した場合の図
３（Ａ）〜（Ｃ）の状態であるか、図３（Ｄ）〜（Ｆ）
の状態であるかを検知する簡単なセンサーであってもよ
く、さらに、シール液２の粘度や厚みを検知するような
センサーであってもよい。例えば、少なくとも発光手段
と受光手段とからなるセンサーで、シール液体と大気と
の界面からの反射光又は透過光を測定することにより、
シール液体の状態を検知する光学的な検知手段が適用可
能である。また、記録ヘッド表面にシール液体と接する
ように一対の電極を設け、シール液体の厚みの変化や、
解かれた状態か、閉じられた状態かによって変化する静
電容量又は電気抵抗を測定して、シール液体の状態を検
知する電気回路的な検知手段も適用可能である。これら
のシール液体検知手段からの情報が印加エネルギ制御手
段にフィードバックされて、より精度の高いインク吐出
エネルギの制御が可能となる。As a method for controlling the energy applied to the ink discharge means, (3) a seal liquid detecting means for detecting a state of a seal liquid for sealing the ink discharge port is provided;
When a method of controlling the energy applied to the ink discharge means in accordance with the state of the seal liquid is employed, it is detected whether the seal liquid 2 at the ink discharge port 13 is released or closed. 3 (A) to 3 (C) shown in FIG. 3 or FIGS. 3 (D) to 3 (F).
The sensor may be a simple sensor that detects whether or not it is in the state described above, or may be a sensor that detects the viscosity or thickness of the seal liquid 2. For example, by measuring the reflected light or transmitted light from the interface between the seal liquid and the atmosphere with a sensor composed of at least a light emitting unit and a light receiving unit,
Optical detection means for detecting the state of the sealing liquid is applicable. Further, a pair of electrodes are provided on the recording head surface so as to be in contact with the sealing liquid, and the thickness of the sealing liquid changes,
An electric circuit detecting means for detecting the state of the sealing liquid by measuring the capacitance or electric resistance that changes depending on whether the state is the opened state or the closed state is also applicable. The information from the seal liquid detecting means is fed back to the applied energy control means, so that the ink ejection energy can be controlled with higher accuracy.
【００３０】上記いずれの構成においても、シール液体
が解かれた状態で印字のためのインク滴の吐出を行う構
成では、印加エネルギを可変にする手段を次のように適
用するのが好ましい。シール液を解くための吐出エネル
ギとシール液が解かれた後の印字エネルギをそれぞれ別
の設定とし、シール液を解くための吐出エネルギをより
高いエネルギ水準に設定する。エネルギ可変手段を備え
ない構成では、シール液体を解くのに複数発の吐出を繰
り返す必要があった。低温環境でシール液体およびイン
クの粘度が上昇するような場合は一層シール液体を解く
ことが困難であったが、本発明では十分なエネルギを印
加することにより容易にシール液を解くことが可能とな
る。また、シール液体層の厚みを増すことは、シール液
体によるインク乾燥防止効果をより高めると同時に、微
量ながらインクとともに飛翔して消費し減少して行くシ
ール液体を、シール液体の補給無しでより長時間効果を
持続させるのに有効であるが、その場合にも本発明のエ
ネルギ可変手段により必要な吐出エネルギを印加できる
構成は、インク吐出安定化に優れた効果を発揮する。In any of the above configurations, in a configuration in which ink droplets for printing are ejected in a state where the seal liquid is released, it is preferable to apply means for varying the applied energy as follows. The discharge energy for releasing the seal liquid and the printing energy after the seal liquid is released are set separately, and the discharge energy for releasing the seal liquid is set to a higher energy level. In the configuration without the energy changing means, it was necessary to repeat a plurality of ejections to release the seal liquid. When the viscosity of the seal liquid and the ink increased in a low temperature environment, it was more difficult to release the seal liquid. However, in the present invention, it is possible to easily release the seal liquid by applying sufficient energy. Become. Increasing the thickness of the seal liquid layer increases the ink drying prevention effect of the seal liquid, and at the same time, allows the seal liquid to fly and consume and decrease with a small amount of ink without any replenishment of the seal liquid. Although it is effective to maintain the time effect, even in such a case, a configuration in which the required ejection energy can be applied by the energy variable means of the present invention exhibits an excellent effect of stabilizing ink ejection.
【００３１】このように、本発明のエネルギ可変手段を
採用することで、シール液体を解くための高水準エネル
ギと、シール液体が開かれた後のインク吐出のためのよ
り低い水準のエネルギとを設定できるようになり、イン
ク吐出エネルギを最適な状態に安定に保持しうるため、
高画質印字が可能となり、シール液体の選択の幅を広げ
ることもできるという利点を有する。。例えば、シール
液体自体の経時変化（蒸発）を防止するために蒸気圧の
小さい材料を選択すると、一般に粘度が高くなりシール
液体を解きにくくなるが、本発明によれば高水準エネル
ギーを設定できるので、従来より粘度の高いシール液体
を適用することも可能となる。As described above, by employing the energy variable means of the present invention, a high level of energy for releasing the sealing liquid and a lower level of energy for discharging ink after the sealing liquid is opened can be obtained. Can be set, and the ink ejection energy can be stably maintained at the optimum state.
This has the advantage that high-quality printing can be performed and the range of choice of the seal liquid can be expanded. . For example, if a material having a small vapor pressure is selected in order to prevent a change over time (evaporation) of the sealing liquid itself, the viscosity generally becomes high and the sealing liquid becomes difficult to dissolve, but according to the present invention, a high level energy can be set. It is also possible to apply a sealing liquid having a higher viscosity than before.
【００３２】エネルギ可変手段がエネルギ量を可変設定
する具体的な手段としては、インク吐出手段を駆動する
パルスの印加時間、印加電圧、印加回数および印可周期
などを適宜組み合わせる手段が適用可能である。As a specific means for variably setting the amount of energy by the energy variable means, means for appropriately combining the application time, applied voltage, number of application times, application cycle, etc. of the pulse for driving the ink discharge means can be applied.
【００３３】インク吐出前にシール液体を加熱する手段
を設けることにより、シール液体の粘度を下げてシール
液体を流動しやすくし、インク吐出の際のエネルギーの
レベルを下げることが可能となり、消費電力低減、駆動
回路の簡略化の点で好ましい。加熱手段は、電機熱変換
素子で構成されることが好ましく、インク吐出口を覆う
シール膜を効率的に加熱するためにインク吐出口近傍に
設けることが好ましい。また、インク吐出手段がサーマ
ル方式の場合は、インク吐出手段が加熱手段を兼ね、イ
ンク吐出モードとシール液体加熱モードとを有し、シー
ル液体の加熱をインク吐出の直前に行うように構成され
ていてもよい。By providing a means for heating the seal liquid before ink discharge, the viscosity of the seal liquid can be reduced to facilitate the flow of the seal liquid, and the energy level at the time of ink discharge can be reduced, and power consumption can be reduced. This is preferable in terms of reduction and simplification of the drive circuit. The heating means is preferably constituted by an electric heat conversion element, and is preferably provided in the vicinity of the ink discharge port in order to efficiently heat the seal film covering the ink discharge port. When the ink discharging means is of a thermal type, the ink discharging means also serves as a heating means, has an ink discharging mode and a seal liquid heating mode, and is configured to perform heating of the seal liquid immediately before discharging the ink. You may.
【００３４】[0034]
【実施例】以下本発明の実施例について具体的に説明す
るが、本発明はこれらに制限されるものではない。 （実施例１）本実施例では図１（Ａ）に概略断面で示す
インクジェット記録ヘッドの構成を採用した。記録ヘッ
ド１０としてはサーマル方式ヘッド用いた。シール液体
２としては、複数の種類のシリコーンオイルを混合して
調製した液体（動粘度３０ｍｍ2 ／ｓ、表面張力２０．
８ｍＮ／ｍ）を用いた。この液体は２５℃での蒸気圧は
０．１ｍＨｇ以下で不揮発性であり、下記に示す水性イ
ンクに対して溶解せず、インクとの相溶性はなかった。
このようにして作成したインク記録ヘッドの、インク吐
出口１３が並ぶヘッド表面上１１にシール液体２を厚さ
が５０μm になるように供給し、インク吐出口１３を空
気から遮断した。インク吐出口の周辺を拡大観察したと
ころ、インク吐出口内のインクの上に、シール液体の膜
が形成されていることが確認された。EXAMPLES The present invention will now be described in detail with reference to Examples, but it should not be construed that the invention is limited thereto. (Embodiment 1) In this embodiment, the configuration of an ink jet recording head shown in a schematic cross section in FIG. As the recording head 10, a thermal head was used. As the sealing liquid 2, a liquid prepared by mixing a plurality of types of silicone oils (kinematic viscosity 30 mm 2 / s, surface tension 20.
8 mN / m). This liquid had a vapor pressure at 25 ° C. of 0.1 mHg or less and was non-volatile, did not dissolve in the following aqueous inks, and had no compatibility with the inks.
The sealing liquid 2 was supplied so as to have a thickness of 50 μm on the head surface 11 of the ink recording head thus prepared, on which the ink discharge ports 13 were arranged, and the ink discharge ports 13 were shielded from air. When the periphery of the ink ejection port was enlarged and observed, it was confirmed that a seal liquid film was formed on the ink in the ink ejection port.
【００３５】この状態で、標準吐出エネルギとして、電
圧１２Ｖ、パルス幅２μｓの信号を印加してシール液体
の挙動を確認し、状態を５段階に分類した。図３の模式
図に従って説明すると、分類（第１段階）が図３
（Ａ）の状態でインク吐出後０≦ｔ＜0 ．２秒。分類
（第２段階）が図３（Ｂ）の状態でインク吐出後０．２
秒≦ｔ＜０．５秒。分類（第３段階）が図３（Ｃ）の
状態でインク吐出後０．５秒≦ｔ＜１秒。分類（第４
段階）が図３（Ｄ）の状態でインク吐出後１秒≦t＜３
秒。分類（第５段階）が図３（Ｅ）及び（Ｆ）の状
態でインク吐出後３秒≦ｔの状態である。それぞれの状
態で印加電圧を調整しながら、インク滴の飛翔速度が所
定の範囲内に納まる条件を確認したところ、分類に対
しては、電圧９．７Ｖ、分類に対しては電圧１０．２
Ｖ、分類に対しては１１．５Ｖ、分類に対しては１
３．２Ｖ、分類に対しては１４．３Ｖであった。パル
ス幅は全て２μｓとした。In this state, a signal having a voltage of 12 V and a pulse width of 2 μs was applied as a standard ejection energy to confirm the behavior of the sealing liquid, and the state was classified into five stages. According to the schematic diagram of FIG. 3, the classification (the first stage) is as shown in FIG.
In the state of (A), 0 ≦ t <0. 2 seconds. Classification (second stage) is 0.2% after ink ejection in the state of FIG.
Seconds ≦ t <0.5 seconds. Classification (third stage) is 0.5 seconds ≦ t <1 second after ink ejection in the state of FIG. 3C. Classification (4th
1) ≦ t <3 after ink ejection in the state of FIG.
Seconds. The classification (fifth stage) is a state of 3 seconds after ink ejection ≦ t in the states of FIGS. 3E and 3F. The conditions under which the flying speed of the ink droplet falls within a predetermined range were confirmed while adjusting the applied voltage in each state. As a result, the voltage was 9.7 V for classification, and the voltage was 10.2 for classification.
V, 11.5V for classification, 1 for classification
3.2V, 14.3V for classification. The pulse width was all 2 μs.
【００３６】以上のデータを図４で示したシール液体特
性記憶手段およびエネルギ可変手段に登録して印字テス
トを実施した。用いたインクは、水６０重量％、ジエチ
レングリコール３８重量％及び染料２重量％からなり、
粘度（粘性係数）２．０ｍＰａ・ｓ、表面張力４０ｍＮ
／ｍ、比重１．０６の水性インクである。各ノズルの印
字画像に依存する吐出履歴は吐出パターン記憶手段にリ
アルタイムで格納され上記シール液体特性記憶手段の分
類と照合されてエネルギ可変手段によりインク滴吐出手
段に印加する信号が選択された。この実験装置を気温５
０℃、湿度５０％の恒温恒湿環境に３０日間放置した
後、２２℃、５５％の環境に戻してから再度印字テスト
を行ったところ、どちらの印字画像もドット抜けやドッ
トの着弾位置不良、ドット径バラツキ等は見られず、細
線部分の解像力も申し分なかった。微量のシール液体が
インクと一緒に着弾することによる画質への影響が懸念
されたが、使用したシリコーンオイルが無色透明である
ためか、飛翔する量がごく微量であるためか、画質上問
題はなかった。The above data was registered in the seal liquid characteristic storage means and the energy variable means shown in FIG. 4, and a printing test was performed. The ink used consisted of 60% by weight of water, 38% by weight of diethylene glycol and 2% by weight of a dye,
Viscosity (viscosity coefficient) 2.0 mPa · s, surface tension 40 mN
/ M, an aqueous ink having a specific gravity of 1.06. The ejection history depending on the print image of each nozzle is stored in real time in the ejection pattern storage means, collated with the classification in the seal liquid characteristic storage means, and a signal to be applied to the ink droplet ejection means is selected by the energy variable means. The experimental device was operated at a temperature of 5
After leaving in a constant temperature and humidity environment of 0 ° C. and 50% humidity for 30 days, returning to an environment of 22 ° C. and 55% and performing a print test again, both of the printed images have missing dots or defective dot landing positions. No variation in dot diameter was observed, and the resolving power of the fine line portion was satisfactory. There was concern about the effect on image quality due to the impact of a small amount of seal liquid along with the ink.However, whether the silicone oil used is colorless and transparent, or the amount of flight is very small, there are problems in image quality. Did not.
【００３７】（比較例１）比較のために、エネルギ可変
手段を使用せず、一律電圧１２Ｖ、パルス幅２μｓの信
号で印字した他は、前記実施例１と同様にして印字画像
を形成したところ、シール液体が閉じた状態では小ドッ
トとなり、解かれた状態では大きなドットが形成され、
ドット径バラツキが目立ち、また、シール液体の抵抗に
起因すると思われる着弾位置ずれによる細線のかすれが
認められる印字画像となった。Comparative Example 1 For comparison, a printed image was formed in the same manner as in Example 1 except that printing was performed using a signal having a uniform voltage of 12 V and a pulse width of 2 μs without using the energy variable means. When the seal liquid is closed, small dots are formed, and when the seal liquid is released, large dots are formed.
The printed image was conspicuous in dot diameter variation, and blurred fine lines due to a landing position shift considered to be caused by the resistance of the seal liquid.
【００３８】（実施例２）本実施例では図１２に概略断
面で示すぬれ性の低い表面を用いる保持手段を備えたイ
ンクジェット記録ヘッドの構成を採用した。記録ヘッド
の表面１１はニッケル製であり、直径３５μm のインク
吐出口１３の周囲に、インク吐出口１３の縁から外側に
幅５μm の環状に保持手段としてのぬれ抵抗領域２１が
形成されている。この保持手段はシール液体に対するぬ
れ性の低い部分であり、溶剤に溶解させたフッ素系樹脂
からなるコーティング材を塗布した後、乾燥させて被膜
を形成させることで得られる。本実施例の場合は、フッ
素系樹脂膜が形成されなかった部分のシール液体の接触
角が１０度未満であったのに対し、フッ素系樹脂膜が形
成された部分（ぬれ抵抗領域）２１では３０度以上であ
った。（実際にぬれ進みが遅くなった。）(Embodiment 2) In this embodiment, an ink jet recording head having a holding means using a surface having low wettability, which is schematically shown in FIG. 12, is employed. The surface 11 of the recording head is made of nickel, and a wetting resistance area 21 as a holding means is formed around the ink ejection port 13 having a diameter of 35 μm and a ring having a width of 5 μm outside the edge of the ink ejection port 13. This holding means is a portion having low wettability with respect to the sealing liquid, and is obtained by applying a coating material made of a fluorine-based resin dissolved in a solvent and then drying it to form a film. In the case of the present embodiment, the contact angle of the seal liquid in the portion where the fluorine-based resin film was not formed was less than 10 degrees, whereas in the portion (wetting resistance region) 21 where the fluorine-based resin film was formed, It was 30 degrees or more. (The wetting actually slowed down.)
【００３９】このヘッドに、シール液体を供給して１０
０μm のシール液体膜を形成し、シール液体層に貫通孔
を開けてシール液体を解くための吐出エネルギとして電
圧２０Ｖ、パルス幅３μｓの信号を設定した。シール液
体が解かれた後の印字のための吐出エネルギとしては、
電圧１１Ｖ、パルス幅２．５μｓの信号を設定した。電
圧２０Ｖ、パルス幅３μｓの信号をインク滴吐出手段に
１パルス印加したところシール液体が完全に開き、シー
ル液体はぬれ抵抗領域に保持されるのが観察された。こ
の状態で電圧１１Ｖ、パルス幅２．５μｓの信号でイン
ク滴の吐出を続けたところ、シール液体が解かれた状態
で保持されるのが確認された。その後、印字を終了した
ところ、最初の吐出から２０秒後にシール液体がインク
吐出口の上にぬれ進みはじめ、最初の吐出から２１秒後
には完全にシール液体がインク吐出口を密封していた。
なお、本実施例２に用いられたインクとシール液体は実
施例１で用いたものと同様である。この履歴に従って、
最後の吐出から２０秒以上停止状態が続いた場合は、シ
ール液体層に貫通孔を開けるための吐出エネルギとして
電圧２０Ｖ、パルス幅３μｓの信号（高水準エネルギ）
でパルス印加し、それ以外の場合には電圧１１Ｖ、パル
ス幅２．５μｓの信号（低水準エネルギ）で印加するこ
とにより、常に安定にインク吐出を継続することができ
た。The head is supplied with a sealing liquid to supply
A seal liquid film having a thickness of 0 μm was formed, and a signal having a voltage of 20 V and a pulse width of 3 μs was set as discharge energy for opening a through hole in the seal liquid layer to dissolve the seal liquid. The discharge energy for printing after the seal liquid has been released is
A signal having a voltage of 11 V and a pulse width of 2.5 μs was set. When a signal having a voltage of 20 V and a pulse width of 3 μs was applied to the ink droplet ejection means for one pulse, it was observed that the sealing liquid was completely opened and the sealing liquid was retained in the wetting resistance region. In this state, ejection of ink droplets was continued with a signal having a voltage of 11 V and a pulse width of 2.5 μs. As a result, it was confirmed that the seal liquid was maintained in a released state. Thereafter, when printing was completed, the seal liquid began to wet onto the ink discharge port 20 seconds after the first discharge, and the seal liquid completely sealed the ink discharge port 21 seconds after the first discharge.
The ink and the seal liquid used in the second embodiment are the same as those used in the first embodiment. According to this history,
If the stop state continues for 20 seconds or more after the last ejection, a signal (high-level energy) having a voltage of 20 V and a pulse width of 3 μs as ejection energy for forming a through hole in the seal liquid layer
In other cases, by applying a signal (low-level energy) having a voltage of 11 V and a pulse width of 2.5 μs, the ink could always be stably discharged.
【００４０】[0040]
【発明の効果】上述したように、この発明によれば、簡
易な構成でインクの乾燥を防止するインクジェットヘッ
ドを提供可能であり、シール液体の状態によってインク
吐出が不安定になる点を改善および解消することで高画
質印字を実現でき、液体によるノズル密封方式におい
て、外力や開閉器などの付加装置を用いることなく吐出
時のシール液体の状態を安定に保つことによって、ノズ
ル目詰まりの防止とインクの吐出性能を両立させること
ができた。As described above, according to the present invention, it is possible to provide an ink jet head which prevents drying of ink with a simple configuration, and it is possible to improve the point that ink ejection becomes unstable depending on the state of the seal liquid. High resolution printing can be realized by eliminating the problem.In the nozzle sealing method using liquid, by keeping the state of the sealing liquid at the time of ejection without using external force or additional devices such as switches, it is possible to prevent nozzle clogging and It was possible to achieve both ink ejection performance.
【図１】 （Ａ）本発明のインクジェット記録ヘッドの
基本的構成を示す概略断面図であり、（Ｂ）はその平面
図である。FIG. 1A is a schematic sectional view showing a basic configuration of an ink jet recording head of the present invention, and FIG. 1B is a plan view thereof.
【図２】 本発明のインクジェット記録ヘッドの一態様
を示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view showing one embodiment of an ink jet recording head of the present invention.
【図３】 （Ａ）〜（Ｆ）印字中にインク滴が吐出した
後のシール液体の様子を経時的に示す模式図である。FIGS. 3A to 3F are schematic diagrams showing the state of a seal liquid after ink droplets are ejected during printing over time.
【図４】 本発明のインクの吐出履歴に応じてインク吐
出手段への印加エネルギを制御する方法における構成例
を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example in a method of controlling applied energy to an ink discharge unit according to an ink discharge history of the present invention.
【図５】 図４にさらに温度情報を付加して印加エネル
ギを制御する方法における構成例を示すブロック図であ
る。FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of a method for controlling applied energy by adding temperature information to FIG. 4;
【図６】 本発明の段差を利用した保持手段を採用した
インクジェット記録ヘッドの一態様を示す概略断面図で
ある。FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of an ink jet recording head employing a holding means using a step according to the present invention.
【図７】 本発明の段差を利用した保持手段を採用した
インクジェット記録ヘッドの一態様を示す概略断面図で
ある。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of an ink jet recording head employing a holding means utilizing a step according to the present invention.
【図８】 本発明の凹凸部を利用した保持手段を採用し
たインクジェット記録ヘッドの一態様を示す概略断面図
である。FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of an ink jet recording head employing a holding unit using an uneven portion according to the present invention.
【図９】 本発明の凹凸部を利用した保持手段を採用し
たインクジェット記録ヘッドの一態様を示す概略断面図
である。FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of an ink jet recording head employing a holding unit using the uneven portion of the present invention.
【図１０】 本発明の凹凸部を複数設けた保持手段を採
用したインクジェット記録ヘッドの一態様を示す概略断
面図である。FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of an ink jet recording head employing a holding means provided with a plurality of uneven portions according to the present invention.
【図１１】 本発明の凹凸部を複数設けた保持手段を採
用したインクジェット記録ヘッドの一態様を示す概略断
面図である。FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of an ink jet recording head employing a holding means provided with a plurality of uneven portions according to the present invention.
【図１２】 本発明のぬれ抵抗領域を利用した保持手段
を採用したインクジェット記録ヘッドの一態様を示す概
略断面図である。FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing one embodiment of an ink jet recording head employing a holding unit utilizing a wetting resistance region of the present invention.
１ インク ２ シール液体 １０ 記録ヘッド １１ ヘッド表面 １２ インク室 １３ インク吐出口 １４ インク吐出手段 ２０ シール液体保持手段 ２１ ぬれ抵抗領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ink 2 Seal liquid 10 Recording head 11 Head surface 12 Ink chamber 13 Ink ejection opening 14 Ink ejection means 20 Seal liquid holding means 21 Wet resistance area
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 諏訪部 恭史 神奈川県足柄上郡中井町境430グリーンテ クなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 平潟 進 神奈川県足柄上郡中井町境430グリーンテ クなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 末光 裕治 神奈川県足柄上郡中井町境430グリーンテ クなかい富士ゼロックス株式会社内 (72)発明者 長谷部 恵 神奈川県足柄上郡中井町境430グリーンテ クなかい富士ゼロックス株式会社内 Ｆターム(参考） 2C056 EA14 EA17 EB08 EB59 EC08 EC36 EC42 FA03 JA24 2C057 AF74 AM16 BA03 BA13 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yasushi Suwabe 430 Green Tech Nakai-cho, Nakai-machi Sakaigami-gun, Kanagawa Prefecture Inside Fuji Xerox Co., Ltd. Inside (72) Inventor Yuji Suemitsu 430 Green Tech Nakai-cho, Nakai-cho, Ashigara-kami, Kanagawa Prefecture Inside Fuji Xerox Co., Ltd. (72) Inventor Megumi Hasebe 430 Green Tech Nakai, Sakai-Nakai-cho, Kanagawa Terms (reference) 2C056 EA14 EA17 EB08 EB59 EC08 EC36 EC42 FA03 JA24 2C057 AF74 AM16 BA03 BA13
Claims (8)
クを吐出するインク吐出手段と、インク吐出口をシール
するシール液体とを有し、前記インク吐出手段への印加
エネルギを可変にするエネルギ可変手段を備えることを
特徴とするインクジェット記録ヘッド。1. An energy supply device comprising: an ink ejection port; an ink ejection means for ejecting ink in accordance with an image signal; and a seal liquid for sealing the ink ejection port, wherein energy applied to the ink ejection means is made variable. An ink jet recording head comprising variable means.
た後、所定時間前記インク吐出手段への印加エネルギを
相対的に低い水準に保持することを特徴とする請求項１
に記載のインクジェット記録ヘッド。2. The method according to claim 1, wherein after the ink is ejected from the ink ejection unit, the energy applied to the ink ejection unit is maintained at a relatively low level for a predetermined time.
3. The ink jet recording head according to item 1.
歴を記憶する吐出パターン記憶手段を備え、インクの吐
出履歴に応じてインク吐出手段への印加エネルギを制御
することを特徴とする請求項１に記載のインクジェット
記録ヘッド。3. An apparatus according to claim 1, further comprising: an ejection pattern storage unit for storing an ejection history of the ink from the ink ejection port, wherein an energy applied to the ink ejection unit is controlled in accordance with the ejection history of the ink. 3. The ink jet recording head according to item 1.
体の状態を検知するシール液体検知手段を備え、シール
液体の状態に応じてインク吐出手段への印加エネルギを
制御することを特徴とする請求項１に記載のインクジェ
ット記録ヘッド。4. The apparatus according to claim 1, further comprising a seal liquid detecting means for detecting a state of the seal liquid for sealing the ink discharge port, and controlling an applied energy to the ink discharge means in accordance with the state of the seal liquid. 2. The ink jet recording head according to 1.
クを吐出し、且つ、インク吐出時にシール液体によるイ
ンク吐出口のシールを解くインク吐出手段と、前記イン
ク吐出手段への印加エネルギを可変にするエネルギ可変
手段を備えることを特徴とするインクジェット記録ヘッ
ド。5. An ink discharge port, ink discharge means for discharging ink in accordance with an image signal, and unsealing of the ink discharge port with a seal liquid at the time of ink discharge, and variable energy applied to the ink discharge means. An ink jet recording head, comprising: an energy changing unit that changes the energy of the ink.
態を保持する保持手段を有することを特徴とする請求項
１乃至５のいずれか１項に記載のインクジェット記録ヘ
ッド。6. The ink jet recording head according to claim 1, further comprising a holding unit for holding a state in which a seal of the ink discharge port is released.
記搬送手段により搬送される前記画像記録媒体にインク
を吐出して画像を記録するインクジェット記録ヘッド
と、前記記録ヘッドに画像信号を入力する画像信号入力
手段とを備えるインクジェット記録装置において、前記
記録ヘッドが請求項１乃至６のいずれか１項に記載のイ
ンクジェット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。7. A conveying unit for conveying an image recording medium, an ink jet recording head for ejecting ink to the image recording medium conveyed by the conveying unit to record an image, and inputting an image signal to the recording head. 7. An ink jet recording apparatus comprising an image signal input unit, wherein the recording head is the ink jet recording head according to claim 1.
記搬送手段により搬送される前記画像記録媒体にインク
を吐出して画像を記録するインクジェット記録ヘッド
と、前記記録ヘッドに画像信号を入力する画像信号入力
手段と、前記記録ヘッドに対する画像信号入力エネルギ
ー可変手段と、を備えるインクジェット記録装置であっ
て、前記記録ヘッドがインクを吐出するインク吐出口を
シールするシール液体と、インクを吐出するインク吐出
手段とを備えることを特徴とするインクジェット記録装
置。8. A conveying means for conveying an image recording medium, an ink jet recording head for ejecting ink to the image recording medium conveyed by the conveying means to record an image, and inputting an image signal to the recording head. What is claimed is: 1. An ink jet recording apparatus comprising: an image signal input unit; and an image signal input energy variable unit for the recording head, wherein the recording head seals an ink discharge port for discharging ink, and an ink for discharging ink. An ink jet recording apparatus comprising: a discharge unit.
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