[go: up one dir, main page]

JP2001158099A - Ink-jet recording head and ink-jet recording apparatus - Google Patents

Ink-jet recording head and ink-jet recording apparatus

Info

Publication number
JP2001158099A
JP2001158099A JP34390299A JP34390299A JP2001158099A JP 2001158099 A JP2001158099 A JP 2001158099A JP 34390299 A JP34390299 A JP 34390299A JP 34390299 A JP34390299 A JP 34390299A JP 2001158099 A JP2001158099 A JP 2001158099A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
laser light
jet recording
recording head
holding member
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP34390299A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Megumi Hasebe
恵 長谷部
Susumu Hirakata
進 平潟
Yasushi Suwabe
恭史 諏訪部
Hiroaki Sato
博昭 佐藤
Yuji Suemitsu
裕治 末光
Yasushi Oki
靖 大木
Satoru Mori
哲 毛利
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP34390299A priority Critical patent/JP2001158099A/en
Publication of JP2001158099A publication Critical patent/JP2001158099A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

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

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an ink-jet recording head and an ink-jet recording apparatus in which of resolution recording dots can be increased, a discharge velocity and a discharge direction of ink are stable, images can be recorded at a high speed, and a drop diameter of ink drops can be changed by one discharge operation with problems because of nozzles being eliminated. SOLUTION: A laser light-generating device 24 and a condenser lens 26 are arranged below an ink-holding member 12. A bottom part of the ink-holding member 12 is constituted of a laser light guide body 230 having a thick part 230A, a middle part 230D and a thin part 230B. Bubbles 38 generated to a boundary part between the ink 18 and the laser light guide body 230 by a laser light 28 expand, thereby generating impulse waves 32 in the ink 18. Ink drops 16 are consequently discharged from a gas-liquid interface 34 to a paper P. A thickness T of an ink layer is changed by the laser light guide body 230 and also the drop diameter L of ink drops 16 can be changed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、画像情報に応じて
インク滴を吐出し記録媒体表面に画像を記録するインク
ジェット記録ヘッドと、このインクジェット記録ヘッド
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 ejecting ink droplets in accordance with image information and recording an image on a recording medium surface, and an ink jet recording apparatus provided with the ink jet recording head.

【0002】[0002]

【従来の技術】画像情報に応じてインク滴を吐出し記録
媒体表面に印字を行うインクジェット記録ヘッドは、こ
れまでさまざまな方式が提案されてきた。その主なもの
として、ノズルから画像情報に応じてインク滴を吐出す
る、所謂ドロップ・オン・デマンド(DOD)型インク
ジェット式記録ヘッドと、ノズルから連続的にインクを
吐出する連続流型インクジェット記録ヘッドと、があ
る。
2. Description of the Related Art Various types of ink jet recording heads for ejecting ink droplets in accordance with image information and performing printing on the surface of a recording medium have been proposed. The main components are a so-called drop-on-demand (DOD) type ink jet recording head that discharges ink droplets from nozzles according to image information, and a continuous flow type ink jet recording head that continuously discharges ink from nozzles. There is.

【0003】ドロップ・オン・デマンド型インクジェッ
ト記録ヘッドの代表的なものとしては、例えば、圧電素
子であるビエゾを利用したもの(ピエゾ振動子型)と、
発熱体等の発熱を利用したもの(サーマル型)と、があ
る。
[0003] Typical drop-on-demand type ink jet recording heads include, for example, one using a piezoelectric element, ie, a piezoelectric element (piezo-vibrator type);
There is a type that utilizes heat generated by a heating element (thermal type).

【0004】ピエゾ振動子型はインク室に付設された圧
電素子にパルス電圧を印加し、圧電素子を変形させるこ
とによりインク室内に圧力波を発生させ、ノズルからイ
ンク滴を吐出させ記録媒体にドットを形成するものであ
る。
The piezo oscillator type applies a pulse voltage to a piezoelectric element provided in an ink chamber and deforms the piezoelectric element to generate a pressure wave in the ink chamber. Is formed.

【0005】一方、サーマル型はインク室内に設けられ
た加熱機構によりインクを加熱し、瞬間的に沸騰させる
ことにより気泡を発生させ、その圧力によりノズルから
インクを吐出させて記録媒体上にドットを形成する。
On the other hand, in the thermal type, the ink is heated by a heating mechanism provided in the ink chamber, bubbles are generated by instantaneously boiling, and the ink is ejected from a nozzle by the pressure to form dots on a recording medium. Form.

【0006】その他、サーマル型には、いわゆる光アド
レッシング型の記録ヘッドがある。これは、特開平5−
24197号公報や特開昭55−132282号公報等
に開示されているように、レーザー光や発光素子などの
光エネルギーをインクに照射し熱エネルギーを与えるこ
とで気泡を生成させ、そのとき発生する圧力波の作用に
より、ノズルからインクを吐出させるというものであ
る。
In addition, the thermal type includes a so-called optical addressing type recording head. This is disclosed in
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 24197 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-132282, light energy such as a laser beam or a light emitting element is irradiated on ink to give thermal energy to generate bubbles, which are generated at that time. Ink is ejected from the nozzle by the action of the pressure wave.

【0007】この方法では、発生する圧力が十分高くな
らないため、インク滴の吐出速度はせいぜい5〜10m
/s程度であり、吐出方向が不安定になること、およ
び、空気抵抗等により記録媒体表面への着弾位置の安定
性が悪くなること、などの問題がある。
In this method, since the generated pressure does not become sufficiently high, the discharge speed of the ink droplet is 5 to 10 m at most.
/ S, there is a problem that the ejection direction becomes unstable, and the stability of the landing position on the recording medium surface becomes poor due to air resistance or the like.

【0008】これに対し、連続流型インクジェット記録
ヘッドは、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
動を加えて吐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、画像記録を
行うものである。
On the other hand, a continuous-flow type ink jet recording head applies pressure to ink to continuously discharge ink from nozzles, and at the same time, applies vibrations by a piezo vibrator or the like to form droplets of a discharged ink column. Further, image recording is performed by selectively charging and deflecting the droplets.

【0009】これらのインク吐出原理を用いたインクジ
ェット記録ヘッドにおいて、記録解像度を上げるために
は、ノズルの配置を高密度化させ、解像度に応じてノズ
ル径を小さくして微小なインク滴を吐出させる必要があ
るが、ノズル径を小さくすることによりノズルの目詰ま
りが生じ易くなるため、ヘッドを高密度化、高解像度化
できないという問題がある。
In an ink jet recording head using these ink ejection principles, in order to increase the recording resolution, the arrangement of nozzles is increased, and the diameter of the nozzle is reduced in accordance with the resolution to discharge minute ink droplets. Although it is necessary, there is a problem that the nozzle cannot easily be clogged by reducing the nozzle diameter, so that the density of the head cannot be increased and the resolution cannot be increased.

【0010】また、高密度化に伴いノズルのインク流路
が狭くなると、インクが受ける流路抵抗が大きくなり、
十分な吐出性能が得られなくなるという問題がある。更
に、ノズルへはインク供給手段を用いてインク貯蔵装置
からインクを供給する必要があるが、従来のインクジェ
ット記録ヘッドでは、ノズルの流路抵抗が大きいことに
より、ノズルへのインクの再充填が律速となって、イン
クの供給速度がこの流路抵抗に制限されるため、結果的
に画像記録速度も遅くなるという問題があった。
Also, when the ink flow path of the nozzle becomes narrower with the increase in density, the flow path resistance received by the ink increases,
There is a problem that sufficient discharge performance cannot be obtained. Further, it is necessary to supply ink from the ink storage device to the nozzles using an ink supply unit. However, in the conventional ink jet recording head, refilling of the nozzles with ink is rate-limiting due to the large flow resistance of the nozzles. As a result, the ink supply speed is limited by the flow path resistance, and as a result, there is a problem that the image recording speed is also reduced.

【0011】加えて、ノズル径を小さくすることにより
ノズルへの異物の混入やインクの乾燥などによる目詰ま
りが生じ易くなることや、ノズルの周囲への残滓の付着
によってインク吐出方向が不安定になり、記録媒体上の
画質に欠陥が生じたり、インク中に溶存している酸素の
気化やインクの振動などによりノズル径程度の小さな気
泡が発生し、この気泡がインク流路を塞ぐなど吐出不良
の問題があった。
In addition, by reducing the diameter of the nozzle, clogging due to entry of foreign matter into the nozzle and drying of the ink is liable to occur, and the ink ejection direction becomes unstable due to the adhesion of the residue around the nozzle. As a result, defects in the image quality on the recording medium occur, and small bubbles of about the nozzle diameter are generated due to the vaporization of oxygen dissolved in the ink or the vibration of the ink. There was a problem.

【0012】従って、従来のインクジェット記録ヘッド
では、インクをノズルから吸引するバキューム動作や、
ノズル面の残滓や異物を取り除くためのワイピング動作
などのメンテナンス動作が不可欠であり、これにより画
像記録動作が中断されることも画像記録速度を向上させ
る妨げとなっていた。
Therefore, in a conventional ink jet recording head, a vacuum operation for sucking ink from nozzles,
A maintenance operation such as a wiping operation for removing residues and foreign matters on the nozzle surface is indispensable, and the interruption of the image recording operation thereby hinders an improvement in the image recording speed.

【0013】このような、ノズルを有するインクジェッ
ト記録ヘッドの問題点を解決するため、ノズルレスのイ
ンクジェット記録ヘッドが提案されている。ノズルレス
のインクジェット記録ヘッドには音響波を用いたものが
ある。
In order to solve such problems of the ink jet recording head having a nozzle, a nozzleless ink jet recording head has been proposed. Some nozzleless inkjet recording heads use acoustic waves.

【0014】音響波を用いたものとしては、特開平3−
200199号公報に開示されているように、音波の放
射圧をインク液面に集束させ、このエネルギーによって
インク液面からインク滴を吐出させるものがある。この
ように音波を用いた方法における問題点として、音波を
発生させるためには音響放射体が必要であり、その形状
自由度が低いことによりインクの吐出点を高密度化させ
るのが困難となること、インク吐出位置に吐出エネルギ
ーを集中させるための装置がインク吐出位置毎に必要で
あるため装置が大型化、高コスト化し、1つの記録ヘッ
ドから吐出できるインク滴の数を多くすることができな
いこと、等があり、結果として、アドレス速度および画
像記録速度が遅くなるという問題がある。
[0014] Japanese Patent Application Laid-Open No.
As disclosed in Japanese Patent Application Publication No. 200199, there is an apparatus in which radiation pressure of a sound wave is focused on an ink liquid surface, and the energy is used to eject ink droplets from the ink liquid surface. As a problem of the method using sound waves, an acoustic radiator is necessary to generate sound waves, and it is difficult to increase the density of ink ejection points due to its low degree of freedom in shape. In addition, since a device for concentrating the discharge energy at the ink discharge position is required for each ink discharge position, the device is increased in size and cost, and the number of ink droplets that can be discharged from one recording head cannot be increased. As a result, there is a problem that the address speed and the image recording speed are reduced.

【0015】また、微小なインク滴を吐出可能なインク
ジェット記録ヘッドによって構成されたインクジェット
記録装置では、ドロップ径以上の広さの領域を同じ色で
塗りつぶすとき、その領域が広い場合には、インク滴を
記録媒体上で複数重ねあわせたり、インク滴の飛翔中に
別のインク滴を衝突させることにより大きなドロップサ
イズを作成し、画像を記録することが提案されている。
In an ink jet recording apparatus constituted by an ink jet recording head capable of discharging minute ink droplets, when an area having a size larger than the drop diameter is painted with the same color, if the area is large, the ink droplets may be removed. It has been proposed that a large drop size is created by superimposing a plurality of ink droplets on a recording medium or by colliding another ink droplet while the ink droplet is flying to record an image.

【0016】しかし、このような従来の装置では、広い
領域を塗りつぶすのに何度も吐出動作を繰り返さなけれ
ばならないので、画像記録の速度が遅くなるという問題
があった。
However, in such a conventional apparatus, the ejection operation must be repeated many times in order to fill a wide area, so that there is a problem that the image recording speed is reduced.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事実を考
慮し、ノズルに起因する問題がなく、記録ドットの高解
像度化が可能であり、インクの吐出速度および吐出方向
が安定であり、高速で画像記録可能で、しかも一度の吐
出動作でインク滴のドロップ径を変更できるインクジェ
ット記録ヘッド及びインクジェット記録装置を提供する
ことを課題とする
In consideration of the above facts, the present invention has no problems caused by nozzles, enables high resolution of recording dots, has a stable ink discharge speed and discharge direction, and has a high speed. It is an object of the present invention to provide an ink jet recording head and an ink jet recording apparatus which can record an image with a single ink jet and can change a drop diameter of an ink droplet by a single ejection operation.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明で
は、インクを保持すると共に、記録媒体に対向する部分
の少なくとも一部が開放されてインク吐出口が形成され
たインク保持部材と、前記インク保持部材に保持された
インクにレーザー光を照射し、画像情報に対応したイン
ク滴が前記インク吐出口から吐出されるようにこのイン
クに超音速で伝搬する衝撃波を発生させる気泡発生手段
と、前記気泡発生手段からのレーザー光照射位置と前記
インク保持部材に保持されたインクの気液界面との距離
を変更可能とする距離変更手段と、を有することを特徴
とする。
According to the first aspect of the present invention, there is provided an ink holding member which holds ink and has an ink discharge port formed by opening at least a part of a portion facing a recording medium. Bubble generating means for irradiating laser light to the ink held by the ink holding member and generating a shock wave propagating at a supersonic speed in this ink so that ink droplets corresponding to image information are ejected from the ink ejection ports. And a distance changing means for changing a distance between a laser beam irradiation position from the bubble generating means and a gas-liquid interface of the ink held by the ink holding member.

【0019】このインクジェット記録ヘッドでは、イン
ク保持部材に保持されたインクに対し、気泡発生手段か
ら画像情報に対応したレーザー光が照射されて気泡が発
生する。そして、この気泡により衝撃波がインク内に生
じ、さらにインク内を伝搬して気液界面に達すると、気
相と液相との衝撃インピーダンスの違いによって、画像
情報に対応したインク滴が気相方向へ吐出される。
In this ink jet recording head, the ink held by the ink holding member is irradiated with laser light corresponding to the image information from the bubble generating means to generate bubbles. When the bubble generates a shock wave in the ink and further propagates through the ink to reach the gas-liquid interface, the difference in shock impedance between the gas phase and the liquid phase causes the ink droplet corresponding to the image information to move in the gas phase. Is discharged to

【0020】このように、インクに超音速で伝搬する衝
撃波を発生させてインク滴を吐出させるため、従来のイ
ンクジェット記録ヘッドのようなノズルが不要となる。
このため、インク吐出位置を高密度に配置しても、ノズ
ルの目詰まりやこの目詰まりによって生じる吐出不良、
ノズルの流路抵抗が高いことに起因するインク供給速度
及び画像記録速度の遅延化等の不都合が生じない。ま
た、ノズルのメンテナンス動作(バキューム動作やワイ
ピング動作等)も不要となるので、画像記録が途中で中
断されることもない。加えて、従来のレーザー・アドレ
ッシング型のバブルジェット型記録ヘッドと比較して、
インク滴の吐出速度が大きくなるので、吐出方向が安定
し、空気抵抗等があっても記録媒体への着弾位置が一定
となる。
As described above, since a shock wave propagating at supersonic speed is generated in ink to eject ink droplets, a nozzle like a conventional ink jet recording head becomes unnecessary.
For this reason, even if the ink ejection positions are arranged at a high density, nozzle clogging and ejection failure caused by this clogging,
Inconveniences such as a delay in the ink supply speed and the image recording speed due to the high flow path resistance of the nozzle do not occur. In addition, since a nozzle maintenance operation (a vacuum operation, a wiping operation, and the like) is not required, image recording is not interrupted in the middle. In addition, compared to the conventional laser addressing type bubble jet recording head,
Since the ejection speed of the ink droplet is increased, the ejection direction is stabilized, and the landing position on the recording medium becomes constant even if there is air resistance or the like.

【0021】また、本発明ではインクにレーザー光を照
射することによりインク滴を吐出させているので、従来
の音響波を用いたインクジェット記録ヘッドに必要とさ
れていた音響放射体が不要となり、1つのインクジェッ
ト記録ヘッドにおいてインク吐出位置を高密度化させる
ことが可能となる。この結果、高速且つ高密度での画像
記録が可能となる。
Further, in the present invention, since the ink droplets are ejected by irradiating the ink with a laser beam, the acoustic radiator required for the conventional ink jet recording head using the acoustic wave is not required. It is possible to increase the density of ink ejection positions in one inkjet recording head. As a result, high-speed and high-density image recording becomes possible.

【0022】なお、インク保持部材に保持されたインク
に衝撃波を発生させるための具体的構成は特に限定され
ないが、例えば、レーザー光のエネルギーをインクに付
与することで膨張速度が音速を超える気泡を発生させ、
この気泡によって球面衝撃波を発生させる構成が挙げら
れる。
The specific structure for generating a shock wave in the ink held by the ink holding member is not particularly limited. For example, by applying the energy of laser light to the ink, bubbles whose expansion speed exceeds the sound speed can be reduced. Raise,
There is a configuration in which a spherical shock wave is generated by the bubble.

【0023】ところで、衝撃波は、レーザー光照射位置
から発生し、気液界面に達したときにインク滴が吐出さ
れる。そして、吐出されるインク滴のドロップ径は、イ
ンク中を広がる衝撃波が伝搬した領域のインクの体積に
依存する。本発明では、距離変更手段によって、気泡発
生手段からのレーザー光照射位置とインク保持部材に保
持されたインクの気液界面との距離が変更可能とされて
いるので、実質的に衝撃波の広がりの大きさが変更可能
となっている。これにより、一回の吐出動作で、インク
滴のドロップ径を変更可能となる。
By the way, a shock wave is generated from a laser beam irradiation position, and an ink droplet is ejected when it reaches a gas-liquid interface. The drop diameter of the ejected ink droplet depends on the volume of the ink in a region where the shock wave spreading in the ink has propagated. In the present invention, since the distance between the laser light irradiation position from the bubble generating means and the gas-liquid interface of the ink held by the ink holding member can be changed by the distance changing means, the spread of the shock wave is substantially increased. The size can be changed. Thus, the drop diameter of the ink droplet can be changed by one ejection operation.

【0024】なお、この距離は、インクの粘度やインク
に与えられるエネルギーの大きさ等によって適宜決定さ
れる量であるが、例えば、この距離を所望のドロップ径
の0.1倍〜10倍程度とすることができ、より好まし
くは0.5倍から5倍程度に設定するとよい。
The distance is an amount appropriately determined depending on the viscosity of the ink, the amount of energy applied to the ink, and the like. For example, the distance is set to about 0.1 to 10 times the desired drop diameter. And more preferably about 0.5 to 5 times.

【0025】請求項2に記載の発明では、請求項1に記
載の発明において、前記インク保持部材に設けられ、前
記気泡発生手段からのレーザー光をインク保持部材に保
持されたインクの所定位置に誘導することで衝撃波の発
生位置を設定するレーザー光誘導体、を有することを特
徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the laser light from the bubble generating means is provided on the ink holding member, and the laser light is applied to a predetermined position of the ink held by the ink holding member. A laser light derivative that sets a position where a shock wave is generated by being guided.

【0026】なお、レーザー誘導体としては、インクに
照射されるレーザー光の波長に対して透過率が高い部材
を用いることができる。
As the laser derivative, a member having a high transmittance with respect to the wavelength of the laser beam applied to the ink can be used.

【0027】また、このようなレーザー光誘導体の一例
として、インク保持部材のレーザー光照射面に形成した
透過孔を挙げることもできる。すなわち、この透過孔を
介して、インク保持部材に保持されたインクと、レーザ
ー光照射面側の外気とが接している。このようにするこ
とで、レーザー光を直接インクに照射することができる
ため、レーザー光のエネルギーの損失がない。
Further, as an example of such a laser beam derivative, a transmission hole formed on the laser beam irradiation surface of the ink holding member can be mentioned. That is, the ink held by the ink holding member and the outside air on the laser light irradiation surface side are in contact with each other through the transmission holes. By doing so, the laser light can be directly applied to the ink, and there is no energy loss of the laser light.

【0028】このように、レーザー光誘導体を用いてレ
ーザー光を所定位置に誘導することで、所望の位置から
インク滴を吐出することが可能となり、より高精度で画
像を記録することができる。
As described above, by guiding a laser beam to a predetermined position using a laser beam derivative, ink droplets can be ejected from a desired position, and an image can be recorded with higher precision.

【0029】レーザー光誘導体を使用した場合には、請
求項3に記載のように、前記レーザー光誘導体を、前記
インク保持部材に保持されたインクと前記気泡発生手段
との間に配置されレーザー光を透過するレーザー光透過
部材とし、前記距離変更手段を、前記レーザー光透過部
材の板厚を部分的に変えることにより構成することが可
能になる。
In the case where a laser beam derivative is used, the laser beam derivative is disposed between the ink held by the ink holding member and the bubble generating means as described in claim 3. And the distance changing means can be configured by partially changing the plate thickness of the laser light transmitting member.

【0030】これにより、レーザー光透過部材の板厚を
部分的に変えるだけの簡単な構成で、インク滴のドロッ
プ径を変更可能となる。
This makes it possible to change the drop diameter of the ink droplet with a simple configuration that only partially changes the thickness of the laser light transmitting member.

【0031】また、実質的に、レーザー光透過部材を、
インク保持部材を構成する壁体の一部として設けること
も可能となるので、部品点数を増加させることなくレー
ザー光誘導体を構成することができる。
Further, the laser light transmitting member is substantially
Since it can be provided as a part of the wall constituting the ink holding member, the laser beam derivative can be formed without increasing the number of parts.

【0032】請求項4に記載の発明では、請求項1〜請
求項3のいずれかに記載のインクジェット記録ヘッド
と、前記インクジェット記録ヘッドのインク保持部材に
インクを供給するインク供給装置と、前記気泡発生手段
からのレーザー光を走査させるレーザー光走査装置と、
画像情報に対応して前記インクジェット記録ヘッド、前
記インク供給装置及び前記レーザー光走査装置を制御可
能な画像記録制御装置と、を備えたことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an ink jet recording head according to any one of the first to third aspects, an ink supply device for supplying ink to an ink holding member of the ink jet recording head, and the air bubble. A laser light scanning device for scanning the laser light from the generating means,
An image recording control device capable of controlling the ink jet recording head, the ink supply device, and the laser beam scanning device in accordance with image information.

【0033】すなわち、画像情報に対応した画像記録信
号が入力されると、気泡発生手段によって、インクジェ
ット記録ヘッドの構成要素であるインク保持部材に保持
されたインクにレーザー光が照射されると共に、レーザ
ー光走査装置により、このレーザー光が所定の方向(走
査方向)に走査される。
That is, when an image recording signal corresponding to image information is input, the ink held by the ink holding member, which is a component of the ink jet recording head, is irradiated with laser light by the bubble generating means, The laser beam is scanned in a predetermined direction (scanning direction) by the optical scanning device.

【0034】レーザー光走査装置としては、記録媒体と
レーザー光とが相対的に移動して走査されれば、その具
体的構成は特に限定されない。例えば、気泡発生手段
が、レーザー光発生装置と集光レンズとで構成されてい
る場合には、レーザー光発生装置と集光レンズとをキャ
リッジ等の保持部材に保持させ、この保持部材を移動さ
せることでレーザー光発生装置と集光レンズとを一体で
移動させるようにしてもよい。また、レーザー光発生装
置及びキャリッジは固定しておき、レーザー光のみをポ
リゴンミラーや回転鏡等によって走査するようにしても
よい。さらには、レーザー光発生装置及び集光レンズは
固定しておき、記録媒体を移動させる構成でもよい。
The specific configuration of the laser beam scanning device is not particularly limited as long as the recording medium and the laser beam are relatively moved and scanned. For example, when the bubble generating means is composed of a laser light generator and a condenser lens, the laser light generator and the condenser lens are held by a holding member such as a carriage, and the holding member is moved. Thus, the laser light generator and the condenser lens may be integrally moved. Alternatively, the laser light generator and the carriage may be fixed, and only the laser light may be scanned by a polygon mirror, a rotating mirror, or the like. Further, the laser light generator and the condenser lens may be fixed and the recording medium may be moved.

【0035】また、このインクジェット記録装置を構成
するインクジェット記録ヘッドはノズルを有さないの
で、インク吐出位置を高密度に配置しても、ノズルの目
詰まりやこの目詰まりによって生じる吐出不良、ノズル
の流路抵抗が高いことに起因するインク供給速度及び画
像記録速度の遅延化等の不都合が生じない。また、ノズ
ルのメンテナンス動作も不要となるので、画像記録が途
中で中断されることもない。加えて、従来のレーザー・
アドレッシング型のバブルジェット型記録ヘッドを備え
たインクジェット記録装置と比較して、インク滴の吐出
速度が大きくなるので、吐出方向が安定し、空気抵抗等
があっても記録媒体への着弾位置が一定位置となる。
Further, since the ink jet recording head constituting this ink jet recording apparatus does not have a nozzle, even if the ink discharge positions are arranged at a high density, nozzle clogging, discharge failure caused by this clogging, and nozzle clogging may occur. Inconveniences such as a delay in the ink supply speed and the image recording speed due to the high flow path resistance do not occur. Further, since the maintenance operation of the nozzle is not required, the image recording is not interrupted on the way. In addition, conventional lasers
Compared to an inkjet recording device equipped with an addressing type bubble jet recording head, the ejection speed of ink droplets is higher, so the ejection direction is stable, and the landing position on the recording medium is constant even if there is air resistance etc. Position.

【0036】また、従来の音響波を用いたインクジェッ
ト記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置と比較し
ても、インク吐出位置を高密度化させることが可能とな
り、且つ高速での画像記録が可能となる。
Also, compared with a conventional ink jet recording apparatus having an ink jet recording head using acoustic waves, it is possible to increase the density of ink ejection positions and to record images at high speed. .

【0037】加えて、一回の吐出動作でインク滴のドロ
ップ径を変更可能となる。
In addition, the drop diameter of the ink droplet can be changed by one ejection operation.

【0038】[0038]

【発明の実施の形態】図1には、本発明の第1実施形態
のインクジェット記録ヘッド10の基本的構成が示され
ている。
FIG. 1 shows a basic configuration of an ink jet recording head 10 according to a first embodiment of the present invention.

【0039】このインクジェット記録ヘッド10は、用
紙P(記録媒体)の下方に配置されるインク保持部材1
2を有している。インク保持部材12は箱状に形成され
ると共に、上面が開放されてインク吐出口14とされて
いる。従って、インク吐出口14が用紙Pに対して常に
対向しており、このインク吐出口14から吐出されたイ
ンク滴16が用紙Pに着弾して、用紙Pの表面に画像が
記録される。
The ink-jet recording head 10 includes an ink holding member 1 disposed below a sheet P (recording medium).
Two. The ink holding member 12 is formed in a box shape, and has an upper surface opened to form an ink discharge port 14. Therefore, the ink ejection port 14 always faces the paper P, and the ink droplet 16 ejected from the ink ejection port 14 lands on the paper P, and an image is recorded on the surface of the paper P.

【0040】なお、インク吐出口14が用紙Pに対して
対向していれば、後述するレーザー光の照射位置や用紙
Pの位置は、特に限定されない。
Note that, as long as the ink discharge port 14 faces the paper P, the irradiation position of the laser light described later and the position of the paper P are not particularly limited.

【0041】インク保持部材12には、図示しないイン
ク供給装置によって供給されたインク18が貯留されて
いる。また、インク保持部材12内には、インク18の
量を検知するインク量センサ20(例えば、フォトセン
サー等)が取り付けられている。インク供給装置及びイ
ンク量センサ20は制御装置22に接続されており、所
定のインク量となるようにインク供給量が調整される。
The ink holding member 12 stores ink 18 supplied by an ink supply device (not shown). Further, an ink amount sensor 20 (for example, a photo sensor or the like) for detecting the amount of the ink 18 is attached inside the ink holding member 12. The ink supply device and the ink amount sensor 20 are connected to the control device 22, and the ink supply amount is adjusted so as to have a predetermined ink amount.

【0042】インク保持部材12の下方には、本発明の
気泡発生手段を構成するレーザー光発生装置24と、レ
ーザー光発生装置24から発生されたレーザー光を集光
する集光レンズ26が配置されている。レーザー光発生
装置24は、制御装置22に接続されており、画像情報
に対応したレーザー光28を射出する。
Below the ink holding member 12, a laser light generator 24 constituting the bubble generating means of the present invention and a condenser lens 26 for condensing the laser light generated from the laser light generator 24 are arranged. ing. The laser light generator 24 is connected to the controller 22 and emits a laser light 28 corresponding to the image information.

【0043】集光レンズ26は、レーザー光発生装置2
4から射出されたレーザー光28を集光してエネルギー
密度を高め、インク保持部材12の底部(本発明のレー
ザー光誘導体を構成している)とインク18との境界へ
照射する。
The condenser lens 26 is provided with the laser light generator 2
The laser light 28 emitted from 4 is condensed to increase the energy density, and is applied to the boundary between the bottom of the ink holding member 12 (constituting the laser light derivative of the present invention) and the ink 18.

【0044】インク保持部材12の底部は、略平板状に
形成されたレーザー光誘導体30によって構成されてい
る。このレーザー光誘導体30は、照射されるレーザー
光の波長に対して透過率が高い部材(例えば透明板)に
よって形成されている。集光レンズ26によって集光さ
れたレーザー光28は、レーザー光誘導体30を透過し
て、このレーザー光誘導体30の上面、すなわち、イン
ク保持部材12に保持されたインク18とレーザー光誘
導体30との境界に照射される。なお、インク18は、
レーザーエネルギーを効率よく吸収するためにも、レー
ザー光が透過しにくいものが好ましい。これにより、イ
ンク18とレーザー光誘導体30との境界面に、画像情
報に対応して高密度のエネルギーが付与される。エネル
ギーの強さは、レーザー光28が照射されたインク18
が相変化を起こして、膨張速度が音速よりも速い気泡3
8を生じさせるために十分な強さに設定されている。
The bottom of the ink holding member 12 is constituted by a laser beam derivative 30 formed in a substantially flat plate shape. The laser light derivative 30 is formed of a member (for example, a transparent plate) having a high transmittance with respect to the wavelength of the irradiated laser light. The laser light 28 condensed by the condensing lens 26 passes through the laser light derivative 30, and the upper surface of the laser light derivative 30, that is, the ink 18 held by the ink holding member 12 and the laser light derivative 30 The boundary is irradiated. The ink 18 is
In order to efficiently absorb the laser energy, it is preferable that the laser light is hardly transmitted. Thereby, high-density energy is applied to the interface between the ink 18 and the laser beam derivative 30 in accordance with the image information. The intensity of the energy depends on the ink 18 irradiated with the laser light 28.
Causes a phase change, and bubbles 3 whose expansion speed is faster than the speed of sound
8 is set to be strong enough to produce 8.

【0045】レーザー光誘導体30は、図1の左側に形
成された厚肉部30Aと、右側に形成された薄肉部30
C、及び厚肉部30Aと薄肉部30Cとの間で直線的に
傾斜する傾斜部30Bと、を有している。これにより、
レーザー光誘導体30の上面、すなわち気泡発生部分か
ら気液界面34(インク18と空気との界面)までの距
離Tが連続的に変化している。そして、図示しない偏向
装置によって、レーザー光28の照射位置を矢印Y方向
へと変化させ、レーザー光誘導体30の所望の位置(厚
肉部30A、傾斜部30B及び薄肉部30Cのいずれか
の所望の位置)へ照射することが可能になっている。
The laser beam derivative 30 has a thick portion 30A formed on the left side of FIG. 1 and a thin portion 30 formed on the right side.
C and an inclined portion 30B that is linearly inclined between the thick portion 30A and the thin portion 30C. This allows
The distance T from the upper surface of the laser beam derivative 30, that is, the bubble generation portion to the gas-liquid interface 34 (the interface between the ink 18 and the air) continuously changes. Then, the irradiation position of the laser light 28 is changed in the direction of the arrow Y by a deflection device (not shown), and the desired position of the laser light derivative 30 (any desired one of the thick part 30A, the inclined part 30B and the thin part 30C) Position).

【0046】また、インク保持部材12の上方には、紙
送り制御装置40によって制御される搬送ローラ42が
設けられている。搬送ローラ42が回転することで、用
紙Pが一定方向に搬送される。
A transport roller 42 controlled by a paper feed control device 40 is provided above the ink holding member 12. The rotation of the transport roller 42 transports the sheet P in a certain direction.

【0047】さらに、インクジェット記録ヘッド10に
は、用紙Pに対してレーザー光28を矢印X方向へ走査
させる走査装置(図示省略)が設けらている。そして、
走査装置による走査(主走査)と、搬送ローラ42によ
る用紙Pの搬送(副走査)とが交互に行われて、用紙P
に所望の画像が記録される。
Further, the inkjet recording head 10 is provided with a scanning device (not shown) for scanning the paper P with the laser beam 28 in the direction of arrow X. And
Scanning (main scanning) by the scanning device and conveyance (sub-scanning) of the paper P by the conveyance roller 42 are performed alternately, and the paper P
The desired image is recorded on the.

【0048】このような基本的構成とされた第1実施形
態のインクジェット記録ヘッド10では、画像情報に応
じてレーザー光発生装置24からレーザー光28が発生
されると、このレーザー光28が集光レンズ26によっ
て集光され、レーザー光誘導体30を透過して、インク
保持部材12に保持されたインク18とレーザー光誘導
体30との境界部分に照射される。
In the ink jet recording head 10 of the first embodiment having such a basic configuration, when the laser light 28 is generated from the laser light generator 24 in accordance with the image information, the laser light 28 is collected. The laser light is condensed by the lens 26, passes through the laser light derivative 30, and is applied to the boundary between the ink 18 held by the ink holding member 12 and the laser light derivative 30.

【0049】レーザー光28が照射されたインク18は
相変化を起こし、インク18中に気泡38が発生する。
そして、この気泡38が音速よりも速い膨張速度で膨張
することで、インク18中に球面状(より厳密には、略
半球面状)の衝撃波32が発生し、気液界面34(イン
ク18と空気との界面)に達する。インク18と空気と
は衝撃インピーダンスが異なるので、衝撃波32のエネ
ルギーが空気に伝わることなくインク18に運動エネル
ギーとして作用し、気液界面34からインク滴16が用
紙Pに向かって吐出される。そして、このインク滴16
が用紙Pに着弾し、用紙Pの表面に所望の画像が記録さ
れる。なお、インク18中に発生した気泡38は、極め
て短い時間で消滅するため、以後のインク滴16の吐出
には影響しない。
The ink 18 irradiated with the laser light 28 undergoes a phase change, and bubbles 38 are generated in the ink 18.
When the bubble 38 expands at an expansion speed higher than the speed of sound, a spherical (more strictly, substantially hemispherical) shock wave 32 is generated in the ink 18, and the gas-liquid interface 34 (the ink 18 Interface with air). Since the impact impedance of the ink 18 is different from that of the air, the energy of the shock wave 32 acts as kinetic energy on the ink 18 without being transmitted to the air, and the ink droplet 16 is ejected from the gas-liquid interface 34 toward the paper P. Then, the ink droplet 16
Land on the sheet P, and a desired image is recorded on the surface of the sheet P. Note that the bubbles 38 generated in the ink 18 disappear in a very short time, and thus do not affect the subsequent ejection of the ink droplets 16.

【0050】ここで、吐出するインク滴16の大きさ
は、衝撃波32が伝搬する領域のインク18の体積に依
存する。すなわち、衝撃波32が大きく広がるほど、イ
ンク滴18も大きくなる。また、図1からも分かるよう
に、衝撃波32の広がりの大きさは、インク層の厚さT
に関係しており、この厚さTが大きくなるほど、衝撃波
32は大きく広がる。
Here, the size of the ejected ink droplet 16 depends on the volume of the ink 18 in the area where the shock wave 32 propagates. That is, the larger the shock wave 32 is, the larger the ink droplet 18 is. Also, as can be seen from FIG. 1, the magnitude of the spread of the shock wave 32 depends on the thickness T of the ink layer.
The larger the thickness T, the more the shock wave 32 spreads.

【0051】ここで、レーザー光28は、図示しない偏
向装置によって図1の矢印Y方向へと偏向され、画像情
報に対応して、レーザー光誘導体30の所望位置へと照
射されるようになっている。これにより、レーザー光誘
導体30の板厚、すなわちインク層の厚みTが異なる位
置へとレーザー光が照射されるため、このインク層の厚
みTに対応した所定のドロップ径のインク滴16が吐出
される。
Here, the laser light 28 is deflected in the direction of arrow Y in FIG. 1 by a deflecting device (not shown), and is irradiated to a desired position of the laser light derivative 30 in accordance with the image information. I have. As a result, the laser beam is irradiated to the position where the thickness of the laser light derivative 30, that is, the thickness T of the ink layer is different, so that the ink droplet 16 having a predetermined drop diameter corresponding to the thickness T of the ink layer is ejected. You.

【0052】なお、このように所望のドロップサイズに
対応した厚みTを有するインク18の位置へレーザー光
を偏向させる偏向装置としては特に限定されず、例え
ば、レーザー光発生装置24及び集光レンズ26を一体
でインク保持部材12の矢印Y方向へと移動させてもよ
いが、レーザー光発生装置24及び集光レンズ26は固
定しておき、集光レンズ26からインク保持部材12ま
での間にミラー(ポリゴンミラーや回転鏡等)を設置し
てこのミラーの向きを変更することで、レーザー光28
のみを走査させる構成でもよい。
The deflecting device for deflecting the laser light to the position of the ink 18 having the thickness T corresponding to the desired drop size as described above is not particularly limited. For example, the laser light generating device 24 and the condenser lens 26 May be integrally moved in the direction of arrow Y of the ink holding member 12. However, the laser light generator 24 and the condenser lens 26 are fixed, and a mirror is provided between the condenser lens 26 and the ink holding member 12. (Polygon mirror, rotating mirror, etc.) is installed and the direction of this mirror is changed.
A configuration in which only scanning is performed may be used.

【0053】このように、本実施形態のインクジェット
記録ヘッド10では、レーザー光誘導体30に厚肉部3
0A、傾斜部30B及び薄肉部30Cを形成すること
で、インク層の厚さTを位置によって変えている。従っ
て、レーザー光28の照射位置を図示しない偏向装置に
よって変えることで、照射位置に対応して異なる厚さT
のインク18にレーザー光28を照射することになるた
め、インク滴16のドロップ径Lを変化させ、所望のド
ロップ径Lを有するインク滴16を吐出させることが可
能になっている。
As described above, in the ink jet recording head 10 of this embodiment, the thick portion 3
The thickness T of the ink layer is changed depending on the position by forming 0A, the inclined portion 30B, and the thin portion 30C. Therefore, by changing the irradiation position of the laser beam 28 by a deflecting device (not shown), a different thickness T corresponding to the irradiation position is obtained.
Since the ink 18 is irradiated with the laser beam 28, the drop diameter L of the ink droplet 16 can be changed, and the ink droplet 16 having a desired drop diameter L can be ejected.

【0054】また、レーザー光誘導体30に形成した傾
斜部30Bによって、インク層の厚さTが連続的に変化
している。従って、インク滴16のドロップ径も、連続
的な値を取ることが可能になっている。
Further, the thickness T of the ink layer is continuously changed by the inclined portion 30B formed in the laser beam derivative 30. Therefore, the drop diameter of the ink droplet 16 can also take a continuous value.

【0055】なお、インク層の厚さTは、吐出されるイ
ンク滴16のドロップ径Lとの関係で、一番薄いところ
で所望の最小ドロップ径程度、厚いところで所望の最大
ドロップ径程度であることが好ましく、その間の厚さは
この範囲で任意に設定することができる。
The thickness T of the ink layer should be about the desired minimum drop diameter at the thinnest point and about the desired maximum drop diameter at the thickest point in relation to the drop diameter L of the ink droplet 16 to be ejected. It is preferable that the thickness between them can be set arbitrarily within this range.

【0056】インク保持部材12内のインク層の厚さT
は、気泡38の膨張時に発生した衝撃波が伝搬する領域
のインク18の体積が、吐出するインク滴16の体積
(ドロップ体積)とほぼ等しくなることから、インク滴
16を所望のドロップ径程度にするには、インク層の厚
さTを所望のドロップ径程度に設定することが好まし
い。具体的には所望のドロップ径の0.1倍から10倍
であることがより好ましく、0.5倍〜5倍であること
がさらに好ましい。一般的なインクジェット記録ヘッド
において求められるインク滴のドロップ径が10〜50
μmであることを考慮すると、この厚みTは、1〜50
0μmの範囲が好ましく、5〜250μmの範囲が特に
好ましい。例えば、ドロップ径Lがインク層の厚さTと
等しくなるように構成することも可能であり、この場合
の一例として、気液界面との距離Tが、20μmから8
0μmまで連続的に変化するようなレーザー光誘導体3
0を用いれば、インク滴16のドロップ径Lを連続的に
20μmから80μm程度まで変調することができる。
The thickness T of the ink layer in the ink holding member 12
Since the volume of the ink 18 in the region where the shock wave generated when the bubble 38 expands propagates is substantially equal to the volume (drop volume) of the ink droplet 16 to be ejected, the ink droplet 16 is reduced to a desired drop diameter. It is preferable to set the thickness T of the ink layer to a desired drop diameter. Specifically, it is more preferably 0.1 to 10 times, and more preferably 0.5 to 5 times the desired drop diameter. The drop diameter of the ink droplet required in a general inkjet recording head is 10 to 50.
μm, the thickness T is 1 to 50
A range of 0 μm is preferable, and a range of 5 to 250 μm is particularly preferable. For example, it is possible to configure so that the drop diameter L is equal to the thickness T of the ink layer. As an example of this case, the distance T to the gas-liquid interface is set to 20 μm to 8 μm.
Laser light derivative 3 that changes continuously to 0 μm
If 0 is used, the drop diameter L of the ink droplet 16 can be continuously modulated from 20 μm to about 80 μm.

【0057】また、吐出するインク滴16のドロップ径
Dは、レーザー光28のエネルギーが付与される面積、
すなわちレーザー光28の照射面積と関連している。例
えば、ほぼ円形のレーザー光28が照射されてインク1
8にエネルギーが付与されると、照射径以下の径を有す
る気泡38が発生する。そして、その気泡38が膨張
し、膨張した気泡38と同程度の体積のインク滴16が
吐出する。従って、レーザー光誘導体30とインク18
との境界面におけるレーザー光28の照射径は、所望の
ドロップ径以下であることが好ましい。
The drop diameter D of the ejected ink droplet 16 is determined by the area to which the energy of the laser light 28 is applied,
That is, it is related to the irradiation area of the laser light 28. For example, a substantially circular laser beam 28 is irradiated and the ink 1 is irradiated.
When energy is applied to 8, bubbles 38 having a diameter equal to or smaller than the irradiation diameter are generated. Then, the bubble 38 expands, and the ink droplet 16 having the same volume as the expanded bubble 38 is ejected. Therefore, the laser light derivative 30 and the ink 18
It is preferable that the irradiation diameter of the laser beam 28 at the interface with the target is not more than a desired drop diameter.

【0058】このように、所望のドロップ径以下のレー
ザー光28の照射径を得る方法としては、本実施形態の
ように、レーザー光発生装置24から出力されるレーザ
ー光を集光レンズ26を用いて集光する方法が利用でき
るが、これに限らず、レーザー光発生装置24からドロ
ップ径以下のスポット径をもつレーザー光を出力する方
法でもよい。後者のように、レーザー光発生装置24か
らドロップ径以下のスポット径をもつレーザー光を出力
する方法は、レーザー光発生装置24の他に集光レンズ
を別にもたないため、集光レンズを通過することによる
レーザー光28のエネルギーの損失がなく、またインク
ジェット記録ヘッド10を小型化できるという点で好ま
しい。
As described above, as a method of obtaining the irradiation diameter of the laser beam 28 having a diameter smaller than a desired drop diameter, the laser beam output from the laser beam generator 24 is condensed by using the condenser lens 26 as in this embodiment. However, the method is not limited to this, and a method of outputting a laser beam having a spot diameter equal to or smaller than the drop diameter from the laser beam generator 24 may be used. As in the latter case, the method of outputting a laser beam having a spot diameter equal to or smaller than the drop diameter from the laser beam generator 24 involves passing through the condenser lens because there is no separate condenser lens in addition to the laser beam generator 24. This is preferable because there is no loss of energy of the laser light 28 due to this and the size of the ink jet recording head 10 can be reduced.

【0059】これに対し、集光レンズ26を用いる方法
は、出力の弱いレーザー光発生装置24でも集光レンズ
26への入射光のスポット径を集光レンズ26を通過さ
せて小さくすることにより高い照射エネルギー密度が得
られる。このため、焦点距離など集光レンズ26の特性
値を適宜選択することによって、使用するレーザー光発
生装置24の出力範囲を広くとることが可能となる。ま
た、照射面積を小さくする方法として一般に広く用いら
れており、インクジェット記録ヘッド10への組み込み
も容易である。これらの点から、集光レンズ26を用い
る方法は、ドロップ径以下のレーザー照射径を得る方法
としてより好ましい。
On the other hand, the method using the condensing lens 26 is high even in the laser light generator 24 having a weak output by making the spot diameter of the light incident on the condensing lens 26 small by passing through the condensing lens 26. Irradiation energy density is obtained. Therefore, by appropriately selecting the characteristic value of the condenser lens 26 such as the focal length, the output range of the laser light generator 24 to be used can be widened. In addition, it is generally widely used as a method for reducing the irradiation area, and is easily incorporated into the inkjet recording head 10. From these points, the method using the condenser lens 26 is more preferable as a method for obtaining a laser irradiation diameter smaller than the drop diameter.

【0060】このような具体例として、焦点距離f1
集光レンズに出力P1のレーザー光を通過させたとき、
エネルギー密度がI1であるとすると、出力をP2=1/
2P1にしてI1と同じエネルギー密度を得るためには、
焦点距離f2=(1/√2)f1の集光レンズを使用すれば
実現できる。
As a specific example, when a laser beam having an output P 1 is passed through a condenser lens having a focal length f 1 ,
If the energy density is assumed to be I 1, the output P 2 = 1 /
To obtain the same energy density as I 1 in 2P 1 ,
This can be realized by using a condenser lens having a focal length f 2 = (1 / √2) f 1 .

【0061】本実施形態の集光レンズ26としては、レ
ーザー光28を通過させることにより照射面積を小さく
できるものならよく、例えば凸レンズ、複合レンズ、非
球面レンズなどの光学レンズが利用できるが、球面収差
がより少ないという点で非球面レンズがより好ましい。
材質としては、レーザー光学装置として一般に用いられ
ているBK7、パイレックスのような硼珪酸系ガラスか
らなるものや合成石英からなるものが好ましい。
As the condensing lens 26 of this embodiment, any lens can be used as long as the irradiation area can be reduced by passing the laser beam 28. For example, an optical lens such as a convex lens, a compound lens, or an aspherical lens can be used. Aspheric lenses are more preferred in that they have less aberration.
The material is preferably made of a borosilicate glass such as BK7 or Pyrex generally used as a laser optical device, or made of synthetic quartz.

【0062】また、集光レンズ26を通過させることに
よるレーザー光28のエネルギー損失を抑えるため、集
光レンズ26に透過率を向上させるための反射防止膜を
塗布するなどの表面処理をするとなおよい。反射防止膜
の材料としては、例えば、フッ化マグネシウム(MgF
2)、クロム(Cr)、アルミニウムとフッ化マグネシ
ウムの組み合わせたもの(Al+MgF2)などを用い
ることができる。このような材料で表面処理することで
透過率を5%以上向上させることができるのでより好ま
しい。
Further, in order to suppress energy loss of the laser beam 28 caused by passing through the condenser lens 26, it is more preferable to perform a surface treatment such as applying an antireflection film for improving the transmittance to the condenser lens 26. . As the material of the antireflection film, for example, magnesium fluoride (MgF
2 ), chromium (Cr), a combination of aluminum and magnesium fluoride (Al + MgF 2 ), or the like can be used. The surface treatment with such a material is more preferable because the transmittance can be improved by 5% or more.

【0063】レーザー光発生装置24としては、一般的
に使用されている各種のレーザー光発生装置が使用可能
であるが、レーザー光28をインク18に照射した場
合、インク18の物性を変化させないことが望ましく、
このような観点から波長が可視光から近赤外域のレーザ
ー、例えば、YAGレーザー、ヘリウム−ネオン(He
−Ne)レーザー、半導体レーザーなどを用いるのが好
ましい。
As the laser light generator 24, various types of laser light generators which are generally used can be used. However, when the laser light 28 is irradiated on the ink 18, the physical properties of the ink 18 should not be changed. Is desirable,
From such a viewpoint, a laser having a wavelength in a range from visible light to near infrared region, for example, a YAG laser, helium-neon (He
-Ne) It is preferable to use a laser, a semiconductor laser, or the like.

【0064】また、出力の観点からは高出力が可能なパ
ルス・レーザーを用いるのが好ましい。連続発信型のレ
ーザー光発生装置に、AO(超音波光)変調装置やEO
(電気光)変調装置を接続してパルス的に使用してもよ
い。また、半導体レーザーは、電流変化によって直接そ
の出力を高速で変調できるので、上記したAO変調装置
やEO変調装置を必要とせず、装置の小型化ができるた
めより好ましい。AO変調装置や半導体レーザーに使用
されている直接変調手段は、パルス波の繰り返し周波数
を原理的にメガHz以上に設定できるため、繰り返し周
波数を高くできるという点で好ましい。
From the viewpoint of output, it is preferable to use a pulse laser capable of high output. AO (ultrasonic light) modulator and EO
An (electric light) modulator may be connected and used in a pulsed manner. Further, since the output of the semiconductor laser can be directly modulated at a high speed by a change in current, the above-described AO modulator and EO modulator are not required, and the device can be downsized. Direct modulation means used in AO modulators and semiconductor lasers is preferable in that the repetition frequency of pulse waves can be set to megahertz or higher in principle, so that the repetition frequency can be increased.

【0065】レーザー光発生装置24の出力範囲は、レ
ーザー光28の照射によりインク18に付与されるエネ
ルギーがインク18中に気泡38を生じさせて衝撃波を
生成可能な大きさであればよい。本発明では、使用する
部材の構成や、この部材の特性値及び物性値の範囲など
にもよるが、具体的には1μJ以上あればよい。
The output range of the laser light generator 24 may be of a size that allows the energy applied to the ink 18 by the irradiation of the laser light 28 to generate bubbles 38 in the ink 18 and generate a shock wave. In the present invention, although it depends on the configuration of the member to be used and the range of the characteristic value and the physical property value of the member, it is specifically 1 μJ or more.

【0066】インク保持部材12は、上記したように、
レーザー光28が照射される側にレーザー光誘導体30
を有すると共に、このレーザー光誘導体30の周囲から
立設された側壁36によって、全体として、上面が開放
された箱状に形成されている。この側壁36によって、
レーザー光誘導体30の周囲を取り囲むようにして、イ
ンク18を保持することが可能になっている。もちろ
ん、インク18を保持できれば、インク保持部材12の
形状は上記したものに限定されない。また、インク吐出
口14は、必ずしもインク保持部材12の上面全体にわ
たって構成されている必要はない。例えば、インク保持
部材12が上板を有すると共に、この上板に部分的にイ
ンク吐出口14が形成されていてもよい。
The ink holding member 12 is, as described above,
A laser light derivative 30 is provided on the side irradiated with the laser light 28.
And a side wall 36 erected from the periphery of the laser beam derivative 30 so as to form a box shape having an open upper surface as a whole. With this side wall 36,
The ink 18 can be held so as to surround the laser light derivative 30. Of course, as long as the ink 18 can be held, the shape of the ink holding member 12 is not limited to the above. Further, the ink ejection port 14 does not necessarily need to be formed over the entire upper surface of the ink holding member 12. For example, the ink holding member 12 may have an upper plate, and the ink discharge ports 14 may be partially formed in the upper plate.

【0067】本発明のレーザー光誘導体30は、インク
保持部材12に保持されたインク18と気泡発生手段
(より厳密には、集光レンズ26)の間に位置し、レー
ザー光発生装置24によって発生されたレーザー光28
を透過させて、このレーザー光28のエネルギーをイン
クに付与する手段である。このとき、気泡38はインク
18側のレーザー光誘導体30上に生成するため、イン
ク保持部材12において、レーザー光誘導体30の位置
をどこに設置するかによって気泡38の発生位置が決定
される。例えば、図1のように、レーザー光28を下方
から照射する場合には、レーザー光誘導体30は結果的
にインク保持手段の底面を構成するようにでき、部品点
数を増大させることなくレーザー光誘導体30を設ける
ことができる。また、図7及び図8に示すように、イン
ク保持部材12の側壁36を板状に加工したレーザー光
誘導体で構成すると共に、レーザー光発生装置24及び
集光レンズ26をインク保持部材12の側方に配置し、
レーザー光誘導体である側壁36を透過してレーザー光
28がインク18に照射されるようにしてもよい。この
場合、例えば図7に示すように、レーザー光28の光路
に、回転軸J周りに回転可能な回転鏡42を設け、回転
鏡42の角度を変えることでレーザー光28の照射位置
を変え、気泡38の発生位置を所望の位置にすることが
可能である。また、図8に示すように、保持部材44に
よってレーザー光発生装置24と集光レンズ26とを一
体的に保持すると共に、保持部材44に設けたウォーム
ギヤ46をモータ48で回転させてレーザー光28の照
射位置を変え、気泡38の発生位置を所望の位置にして
もよい。いずれの構成であっても、レーザー光28の照
射位置から気液界面34までの距離(実質的なインク層
の厚さT)が変ることになるため、インク滴16のドロ
ップ径Lを変化させ、所望のドロップ径Lを有するイン
ク滴16を吐出させることが可能になっている。
The laser light derivative 30 of the present invention is located between the ink 18 held by the ink holding member 12 and the bubble generating means (more precisely, the condenser lens 26), and is generated by the laser light generating device 24. Laser light 28
And means for applying the energy of the laser light 28 to the ink. At this time, since the bubbles 38 are generated on the laser light derivative 30 on the ink 18 side, the generation position of the bubbles 38 is determined by the position of the laser light derivative 30 in the ink holding member 12. For example, as shown in FIG. 1, when the laser beam 28 is irradiated from below, the laser beam derivative 30 can eventually constitute the bottom surface of the ink holding means, and the laser beam derivative 30 can be used without increasing the number of parts. 30 can be provided. As shown in FIGS. 7 and 8, the side wall 36 of the ink holding member 12 is made of a laser beam derivative processed into a plate shape, and the laser light generator 24 and the condenser lens 26 are located on the side And place
The laser beam 28 may be applied to the ink 18 through the side wall 36 which is a laser beam derivative. In this case, for example, as shown in FIG. 7, a rotating mirror 42 rotatable around the rotation axis J is provided in the optical path of the laser light 28, and the irradiation position of the laser light 28 is changed by changing the angle of the rotating mirror 42. It is possible to set the generation position of the bubble 38 to a desired position. As shown in FIG. 8, the laser light generator 24 and the condenser lens 26 are integrally held by the holding member 44, and the worm gear 46 provided on the holding member 44 is rotated by the motor 48 to thereby generate the laser light 28. May be changed so that the bubble 38 is generated at a desired position. In any case, the distance (substantially the thickness T of the ink layer) from the irradiation position of the laser beam 28 to the gas-liquid interface 34 changes, so that the drop diameter L of the ink droplet 16 is changed. It is possible to eject ink droplets 16 having a desired drop diameter L.

【0068】また、図7及び図8に示した構成構成で
は、レーザー光28はレーザー光誘導体である側壁36
とインク18との境界面に照射されるため、この境界面
に気泡38が発生して衝撃波が生じ、インク18中に伝
搬する。そのため、インク滴16の吐出時に、側壁36
とインク18との間に形成されるメニスカスに影響さ
れ、エネルギーが減衰されてしまったり、インク滴16
の吐出方向が不安定になってしまったりするおそれがあ
る。このことを考慮すると、図9(A)に示すように気
液界面34と側壁36とが直角になっているものより
も、図9(B)に示すように、側壁36をインク18の
反対側(外側)に向けて所定の傾斜角θで傾斜して設置
し、メニスカスの影響を少なくすることが好ましい。
In the configuration shown in FIGS. 7 and 8, the laser beam 28 is formed by a side wall 36 which is a laser beam derivative.
Irradiation is performed on the boundary surface between the ink and the ink 18, so that a bubble 38 is generated on the boundary surface, a shock wave is generated, and the shock wave propagates into the ink 18. Therefore, when the ink droplets 16 are ejected,
The energy is attenuated by the meniscus formed between the ink droplet 18 and the ink droplet 16 or the ink droplet 16.
May become unstable. Considering this, the side wall 36 is opposite to the ink 18 as shown in FIG. 9B, as compared with the case where the gas-liquid interface 34 is perpendicular to the side wall 36 as shown in FIG. 9A. It is preferable to install at a predetermined inclination angle θ toward the side (outside) to reduce the influence of meniscus.

【0069】このような条件を満たしていれば、本発明
のレーザー光誘導体は上記したレーザー光誘導体30に
限定されないが、レーザー光誘導体が不純物を含有して
いたり、特定の波長の光を吸収するものであったりする
と、レーザー光誘導体30がレーザー光28のエネルギ
ーを吸収してしまいインクに気泡38および衝撃波32
を発生させるのに十分なエネルギーを与えられないおそ
れがある。また、吸収してしまったエネルギーが大きい
場合等には、レーザー光誘導体が破損することがある。
従って、レーザー光誘導体30としては、照射されるレ
ーザー光28に対して透明な部材、すなわちレーザー光
28の波長に対し透過率が高い透明部材を用いるのが好
ましい。具体的には透過率が90%以上であることが好
ましい。
As long as such conditions are satisfied, the laser light derivative of the present invention is not limited to the laser light derivative 30 described above. However, the laser light derivative contains impurities or absorbs light of a specific wavelength. If it is, the laser light derivative 30 absorbs the energy of the laser light 28 and the ink contains bubbles 38 and shock waves 32.
May not be provided with sufficient energy to generate In addition, when the absorbed energy is large, the laser beam derivative may be damaged.
Therefore, as the laser light derivative 30, it is preferable to use a transparent member for the irradiated laser light 28, that is, a transparent member having a high transmittance with respect to the wavelength of the laser light 28. Specifically, the transmittance is preferably 90% or more.

【0070】また、この透明部材に透過率を向上させる
ための反射防止膜を塗布するなどの表面処理をすること
が更に好ましい。反射防止膜の材料としては、例えば、
フッ化マグネシウム(MgF2)、クロム(Cr)、ア
ルミニウムとフッ化マグネシウムを組み合わせたもの
(Al+MgF2)などを用いることができる。このよ
うな材料で表面処理された透明部材は透過率を5%以上
向上させることができるのでより好ましい。
Further, it is more preferable to perform a surface treatment such as coating an antireflection film for improving the transmittance on the transparent member. As the material of the antireflection film, for example,
Magnesium fluoride (MgF 2 ), chromium (Cr), a combination of aluminum and magnesium fluoride (Al + MgF 2 ), or the like can be used. A transparent member surface-treated with such a material is more preferable because transmittance can be improved by 5% or more.

【0071】また、透明部材としては照射されたレーザ
ー光28のエネルギーにより破壊されない強度をもつ材
料であればよい。このような指標としてレーザー損傷し
きい値(あるいはエネルギー安全しきい値ともいう)が
用いられる。これは、被レーザー照射部材(本発明では
レーザー光誘導体30)が損傷を受けないための単位面
積(1cm2)あたりに付与されるレーザー光28のエ
ネルギーの値を表している。
The transparent member may be made of any material having a strength that is not destroyed by the energy of the irradiated laser light 28. As such an index, a laser damage threshold (also referred to as an energy safety threshold) is used. This indicates the value of the energy of the laser light 28 applied per unit area (1 cm 2 ) for preventing the laser irradiation member (the laser light derivative 30 in the present invention) from being damaged.

【0072】本実施形態で使用されるレーザー光28の
エネルギーの範囲でインク滴16を吐出させるために
は、具体的には損傷率が1%以下であるときのエネルギ
ー損傷しきい値が5J/cm2以上であればよい。この
ような材料としては、例えば、合成石英や熔融石英を用
いることができる。
In order to eject the ink droplet 16 within the energy range of the laser beam 28 used in the present embodiment, specifically, the energy damage threshold when the damage rate is 1% or less is 5 J /. cm 2 or more. As such a material, for example, synthetic quartz or fused quartz can be used.

【0073】図2には、本発明の第2実施形態のインク
ジェット記録ヘッド210の基本的構成が示されてい
る。以下、第1実施形態と同様の構成要素、部材等につ
いては同一符号を付して説明を省略する。
FIG. 2 shows the basic configuration of an ink jet recording head 210 according to a second embodiment of the present invention. Hereinafter, the same components, members, and the like as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0074】このインクジェット記録ヘッド210で
は、略平板状に形成されたレーザー光誘導体230に、
第1実施形態の傾斜部30Bに代えて、厚肉部230A
と薄肉部230Cの中間の厚みを有する中間部230D
が形成されて3段階の略階段状とされており、インク層
の厚さTも、3段階に変化している。
In the ink jet recording head 210, the laser light derivative 230 formed in a substantially flat plate shape
Instead of the inclined portion 30B of the first embodiment, a thick portion 230A
Part 230D having an intermediate thickness between thin part 230C and thin part 230C
Is formed, and has a substantially stepped shape in three steps, and the thickness T of the ink layer also changes in three steps.

【0075】また、第1実施形態と同様に、図示しない
偏向装置によって、レーザー光誘導体230に対するレ
ーザー光28の照射位置を矢印Y方向の所望の位置へと
変えることができるようになっている。
Further, similarly to the first embodiment, the irradiation position of the laser light 28 on the laser light derivative 230 can be changed to a desired position in the arrow Y direction by a deflection device (not shown).

【0076】さらに、インクジェット記録ヘッド210
には、用紙Pに対してレーザー光28を矢印X方向へ走
査させる走査装置(図示省略)が設けらている。そし
て、走査装置による走査(主走査)と、搬送ローラ42
による用紙Pの搬送(副走査)とが交互に行われて、用
紙Pに所望の画像が記録される。
Further, the ink jet recording head 210
Is provided with a scanning device (not shown) for scanning the paper P with the laser beam 28 in the direction of the arrow X. The scanning by the scanning device (main scanning) and the conveyance roller 42
And the conveyance (sub-scanning) of the sheet P is performed alternately, and a desired image is recorded on the sheet P.

【0077】従って、このインクジェット記録ヘッド2
10を使用してインク滴16を吐出する場合には、所望
のドロップ径に対応する位置へ、Y方向にレーザー光を
偏向することにより、3段階でドロップ径Lを変化させ
ることが可能になる。
Therefore, the ink jet recording head 2
When the ink droplet 16 is ejected using the nozzle 10, the laser beam is deflected in the Y direction to a position corresponding to a desired drop diameter, so that the drop diameter L can be changed in three stages. .

【0078】また、第1実施形態の傾斜部30Bと比較
して、中間部230Dの肉厚が一定であり、これに対応
するインク層の厚さTも一定なので、この中間部230
Dで生じた気泡38及び衝撃波32によって吐出される
インク滴16のドロップ径が安定する。
Further, as compared with the inclined portion 30B of the first embodiment, the thickness of the intermediate portion 230D is constant, and the thickness T of the corresponding ink layer is also constant.
The drop diameter of the ink droplet 16 ejected by the bubble 38 generated in D and the shock wave 32 is stabilized.

【0079】なお、レーザー光誘導体230に形成する
段数は上記した3段に限られず、インク滴16の所望の
ドロップ径を考慮して適宜決定される。従って、2段で
あってもよいし、4段以上であってもよい。
Note that the number of steps formed on the laser beam derivative 230 is not limited to the above-described three steps, and is appropriately determined in consideration of a desired drop diameter of the ink droplet 16. Therefore, the number of stages may be two or four or more.

【0080】図3には、本発明の第3実施形態のインク
ジェット記録ヘッド310が示されている。以下、第1
実施形態又は第2実施形態と同様の構成要素、部材等に
ついては同一符号を付して説明を省略する。
FIG. 3 shows an ink jet recording head 310 according to a third embodiment of the present invention. Hereinafter, the first
Constituent elements, members, and the like that are the same as in the embodiment or the second embodiment are given the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted.

【0081】このインクジェット記録ヘッド310で
は、第1実施形態及び第2実施形態と異なり、レーザー
光誘導体330が一定の板厚を有する平板状に形成され
ている。
In the ink jet recording head 310, unlike the first and second embodiments, the laser beam derivative 330 is formed in a flat plate shape having a constant plate thickness.

【0082】インク保持部材12の側壁36には、イン
ク流通孔312が形成されており、インク保持部材12
とインクタンク314とが、弁機構(図示省略)を有す
るチューブ316によって接続されている。また、チュ
ーブ316の中間部にはポンプ318が設けられてい
る。インクタンク314、ポンプ318及びチューブ3
16によって、本発明のインク量加減装置が構成されて
いる。
An ink circulation hole 312 is formed in the side wall 36 of the ink holding member 12.
And the ink tank 314 are connected by a tube 316 having a valve mechanism (not shown). Further, a pump 318 is provided at an intermediate portion of the tube 316. Ink tank 314, pump 318 and tube 3
16 constitutes the ink amount adjusting device of the present invention.

【0083】また、インク量センサ20及びレーザー光
発生装置24に加えて、ポンプ318も制御装置22に
接続されている。
Further, in addition to the ink amount sensor 20 and the laser light generator 24, a pump 318 is also connected to the controller 22.

【0084】さらに、インクジェット記録ヘッド310
には、用紙Pに対してレーザー光28を矢印X方向へ走
査させる走査装置(図示省略)が設けらている。そし
て、走査装置による走査(主走査)と、搬送ローラ42
による用紙Pの搬送(副走査)とが交互に行われて、用
紙Pに所望の画像が記録される。
Further, the ink jet recording head 310
Is provided with a scanning device (not shown) for scanning the paper P with the laser beam 28 in the direction of the arrow X. The scanning by the scanning device (main scanning) and the conveyance roller 42
And the conveyance (sub-scanning) of the sheet P is performed alternately, and a desired image is recorded on the sheet P.

【0085】このような構成とされた第3実施形態のイ
ンクジェット記録ヘッド310では、インク量センサ2
0によって検知されたインク量の情報を基に、制御装置
22がポンプ318を制御し、インク保持部材12にイ
ンク18を補給又は吸引する。これにより、気液界面3
4の高さが変り、インク層の厚さTも変化するので、吐
出されるインク滴16のドロップ径を変化させることが
可能になる。
In the ink jet recording head 310 of the third embodiment having such a configuration, the ink amount sensor 2
The control device 22 controls the pump 318 based on the information on the amount of ink detected by 0 to supply or suck the ink 18 to the ink holding member 12. Thereby, the gas-liquid interface 3
Since the height of the ink droplet 16 changes and the thickness T of the ink layer also changes, it is possible to change the drop diameter of the ejected ink droplet 16.

【0086】このように、インク保持部材12の底部の
高さを変更することなく、気液界面34の高さを変え、
インク保持部材12内のインク層の厚さTを直接変更す
ることで、所望のドロップ径が得られるようにしてもよ
い。
As described above, the height of the gas-liquid interface 34 is changed without changing the height of the bottom of the ink holding member 12, and
A desired drop diameter may be obtained by directly changing the thickness T of the ink layer in the ink holding member 12.

【0087】図4には、本発明の第4実施形態のインク
ジェット記録ヘッド410が示されている。以下、第1
実施形態〜第3実施形態と同様の構成要素、部材等につ
いては同一符号を付して説明を省略する。
FIG. 4 shows an ink jet recording head 410 according to a fourth embodiment of the present invention. Hereinafter, the first
The same reference numerals are given to the same components, members, and the like as those in the embodiments to the third embodiment, and description thereof will be omitted.

【0088】第4実施形態のインクジェット記録ヘッド
410では、第3実施形態のインク流通孔312、イン
クタンク314、チューブ316及びポンプ318は設
けられておらず、これらに代えて、インク保持部材12
内に、側壁36と平行な2枚の隔壁412、414が立
設されている。隔壁412、414によって、インク保
持部材12は、略同一の幅を有する3つのインク室41
6A、416B、416Cに区分されている。
The ink jet recording head 410 of the fourth embodiment does not have the ink circulation holes 312, the ink tanks 314, the tubes 316, and the pumps 318 of the third embodiment.
Inside, two partition walls 412 and 414 parallel to the side wall 36 are erected. The partitions 412 and 414 allow the ink holding member 12 to have three ink chambers 41 having substantially the same width.
6A, 416B and 416C.

【0089】それぞれのインク室416A、416B、
416Cには、制御装置22に接続されたインク量セン
サ20が設けられている(接続構造については、インク
室416Cに対応したもののみ図示し、他は図示省
略)。そして、インク室416Aのインク層の厚さTが
最も薄く、インク室416B、416Cへと向かって次
第に厚さTが厚くなるように、それぞれのインク室41
6A、416B、416Cのインク量が調整されてい
る。
Each of the ink chambers 416A, 416B,
At 416C, an ink amount sensor 20 connected to the control device 22 is provided (only the connection structure corresponding to the ink chamber 416C is shown, and the others are not shown). Each of the ink chambers 41 is formed such that the thickness T of the ink layer in the ink chamber 416A is the thinnest and the thickness T gradually increases toward the ink chambers 416B and 416C.
The ink amounts of 6A, 416B, and 416C are adjusted.

【0090】また、第1実施形態及び第2実施形態と同
様に、図示しない偏向装置によって、レーザー光誘導体
330に対するレーザー光28の照射位置を矢印Y方向
の所望の位置へと変えることができるようになってい
る。
Further, similarly to the first and second embodiments, the irradiation position of the laser light 28 on the laser light derivative 330 can be changed to a desired position in the arrow Y direction by a deflection device (not shown). It has become.

【0091】さらに、インクジェット記録ヘッド410
には、用紙Pに対してレーザー光28を矢印X方向へ走
査させる走査装置(図示省略)が設けらている。そし
て、走査装置による走査(主走査)と、搬送ローラ42
による用紙Pの搬送(副走査)とが交互に行われて、用
紙Pに所望の画像が記録される。
Further, the ink jet recording head 410
Is provided with a scanning device (not shown) for scanning the paper P with the laser beam 28 in the direction of the arrow X. The scanning by the scanning device (main scanning) and the conveyance roller 42
And the conveyance (sub-scanning) of the sheet P is performed alternately, and a desired image is recorded on the sheet P.

【0092】このような構成とされた第4実施形態のイ
ンクジェット記録ヘッド410においても、インク室4
16A、416B、416Cのそれぞれでインク層の厚
さTが変えられているので、所望のドロップ径に対応す
る位置へ、Y方向にレーザー光を偏向することにより、
各インク室から吐出するインク滴16のドロップ径も変
化する。
In the ink jet recording head 410 of the fourth embodiment having such a structure, the ink chamber 4
Since the thickness T of the ink layer is changed in each of 16A, 416B and 416C, by deflecting the laser light in the Y direction to a position corresponding to a desired drop diameter,
The drop diameter of the ink droplet 16 discharged from each ink chamber also changes.

【0093】なお、第4実施形態において、インク保持
部材12内に設けられるインク室の数は上記した3つに
限られず、インク滴16の所望のドロップ径を考慮して
適宜決定される。従って、2つであってもよいし、4つ
以上であってもよい。
In the fourth embodiment, the number of ink chambers provided in the ink holding member 12 is not limited to the above-described three, and is appropriately determined in consideration of a desired drop diameter of the ink droplet 16. Therefore, the number may be two or four or more.

【0094】図5には、本発明の第5実施形態のインク
ジェット記録ヘッド50が示されている。以下、第1〜
第4実施形態と同様の構成要素、部材等については同一
符号を付して説明を省略する。
FIG. 5 shows an ink jet recording head 50 according to a fifth embodiment of the present invention. Hereinafter, the first to first
The same components, members, and the like as in the fourth embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0095】このインクジェット記録ヘッド50では、
インク保持部材52の底板54が、側壁36と同様の板
材で構成されている。
In the ink jet recording head 50,
The bottom plate 54 of the ink holding member 52 is made of the same plate material as the side wall 36.

【0096】また、所望の解像度となるように所定間隔
を開けて、本発明のレーザー光誘導体としての複数の光
ファイバー56が、底板54を貫通して取り付けられて
いる。それぞれの光ファイバー56の下端は底板54の
底面、すなわちレーザー光28の照射面と面一とされて
おり、集光レンズ26で集光されたレーザー光28が照
射される。光ファイバー56の上端は、インク保持部材
52に保持されたインク18の内部、すなわち気液界面
34よりも下方に位置すると共に、図5左端から右側へ
向かって順にその高さが低くなるように、それぞれの光
ファイバー56の長さが決められている。
Further, a plurality of optical fibers 56 as a laser beam derivative of the present invention are attached to the bottom plate 54 at predetermined intervals so as to obtain a desired resolution. The lower end of each optical fiber 56 is flush with the bottom surface of the bottom plate 54, that is, the irradiation surface of the laser beam 28, and the laser beam 28 condensed by the condenser lens 26 is irradiated. The upper end of the optical fiber 56 is located below the inside of the ink 18 held by the ink holding member 52, that is, below the gas-liquid interface 34, and its height decreases in order from the left end to the right side in FIG. The length of each optical fiber 56 is determined.

【0097】また、第1実施形態と同様に、図示しない
偏向装置によって、レーザー光28の照射位置を矢印Y
方向の所望の位置へと変えることができるようになって
いる。
Further, similarly to the first embodiment, the irradiation position of the laser light 28 is changed by an arrow Y by a deflection device (not shown).
The direction can be changed to a desired position.

【0098】さらに、インクジェット記録ヘッド50に
は、用紙Pに対してレーザー光28を矢印X方向へ走査
させる走査装置(図示省略)が設けらている。そして、
走査装置による走査(主走査)と、搬送ローラ42によ
る用紙Pの搬送(副走査)とが交互に行われて、用紙P
に所望の画像が記録される。
Further, the inkjet recording head 50 is provided with a scanning device (not shown) for scanning the paper P with the laser beam 28 in the direction of arrow X. And
Scanning (main scanning) by the scanning device and conveyance (sub-scanning) of the paper P by the conveyance roller 42 are performed alternately, and the paper P
The desired image is recorded on the.

【0099】このような構成とされた第5実施形態のイ
ンクジェット記録ヘッド50では、光ファイバー56の
下端に照射されたレーザー光28が光ファイバー56に
よってその上端位置、すなわちインク18の内部まで誘
導され、この位置で気泡38が発生する。そして、第1
実施形態と同様に、気泡38が音速よりも速い膨張速度
で膨張し、インク18中に球面状の衝撃波32が発生し
て気液界面34(インクと空気との界面)に達する。そ
して、インク18と空気との衝撃インピーダンスの相違
によって、衝撃波のエネルギーがインク18に運動エネ
ルギーとして作用し、気液界面34からインク滴16が
用紙Pに向かって飛翔し、用紙Pの表面に所望の画像が
記録される。
In the ink jet recording head 50 according to the fifth embodiment having such a configuration, the laser light 28 applied to the lower end of the optical fiber 56 is guided by the optical fiber 56 to the upper end position, that is, the inside of the ink 18. A bubble 38 is generated at the position. And the first
As in the embodiment, the bubble 38 expands at an expansion speed faster than the speed of sound, and a spherical shock wave 32 is generated in the ink 18 to reach the gas-liquid interface 34 (the interface between ink and air). Then, due to the difference in the shock impedance between the ink 18 and the air, the energy of the shock wave acts on the ink 18 as kinetic energy, and the ink droplet 16 flies from the gas-liquid interface 34 toward the paper P, and Is recorded.

【0100】ここで、上記したように、光ファイバー5
6の上端は、図5左端から右側へ向かって順に、その高
さが低くなっており、衝撃波発生位置(すなわち光ファ
イバー56の上端)から気液界面34までの距離が、図
5左側から右側へ向かって徐々に長くなっている。この
ため、衝撃波32の広がる領域も、図5左側の光ファイ
バー56から発生された衝撃波32よりも、相対的に右
側の光ファイバー56から発生された衝撃波32の方が
大きい。このため、それぞれの光ファイバー56に対応
して、吐出されるインク滴16のドロップ径も変化す
る。しかも、複数の光ファイバー56の長さを多段階に
変えているので、所望のドロップ径に対応する位置へ、
Y方向にレーザー光を偏向することにより、多段階でド
ロップ径Lを変化させることが可能になる。
Here, as described above, the optical fiber 5
The height of the upper end of the lower portion 6 decreases in order from the left end to the right side of FIG. It is gradually getting longer. For this reason, the shock wave 32 generated from the optical fiber 56 on the right side is also larger than the shock wave 32 generated from the optical fiber 56 on the left side in FIG. For this reason, the drop diameter of the ejected ink droplet 16 changes corresponding to each optical fiber 56. Moreover, since the lengths of the plurality of optical fibers 56 are changed in multiple steps, the positions corresponding to the desired drop diameter are
By deflecting the laser light in the Y direction, the drop diameter L can be changed in multiple stages.

【0101】なお、光ファイバー56の上端との気液界
面との距離は、所望のドロップ径及びレーザー出力によ
って決定される。好ましくは光ファイバー56の上端と
気液界面34との距離が所望のドロップ径の0.1〜1
0倍程度であり、より好ましくは0.5倍〜5倍程度に
設定するとよい。
The distance between the upper end of the optical fiber 56 and the gas-liquid interface is determined by the desired drop diameter and laser output. Preferably, the distance between the upper end of the optical fiber 56 and the gas-liquid interface 34 is 0.1 to 1 of a desired drop diameter.
It is preferably about 0 times, and more preferably about 0.5 to 5 times.

【0102】このように光ファイバー56を用いること
で、インク層の厚さを所望のドロップ径よりも厚くして
も、光ファイバー56(レーザー光誘導体)をインク層
の厚さによらず気液界面34に対し所望の距離に配置で
きる効果がある。また、インク層の厚さが厚くなるた
め、インク保持部材52からのインクの乾燥を防止する
ことができる。
By using the optical fiber 56 in this manner, even if the thickness of the ink layer is larger than the desired drop diameter, the optical fiber 56 (laser light derivative) can be used regardless of the thickness of the ink layer. Has the effect of being arranged at a desired distance. Further, since the thickness of the ink layer is increased, drying of the ink from the ink holding member 52 can be prevented.

【0103】なお、光ファイバー56は、本発明のレー
ザー光誘導体の一例であり、レーザー光を透過させる観
点から、第1実施形態のレーザー光誘導体30と同様の
材質のものを使用できる。
The optical fiber 56 is an example of the laser light derivative of the present invention, and can be made of the same material as the laser light derivative 30 of the first embodiment from the viewpoint of transmitting the laser light.

【0104】光ファイバー56のコア径は吐出するイン
ク滴16の大きさに影響するので所望のドロップ径以下
のレーザー光照射面積が得られるものが好ましい。
Since the core diameter of the optical fiber 56 affects the size of the ink droplet 16 to be ejected, it is preferable that the laser beam irradiation area be smaller than a desired drop diameter.

【0105】また、光ファイバー56はシングルモード
のものでもマルチモードのものでも使用できる。
The optical fiber 56 may be of a single mode type or a multi mode type.

【0106】図6には、本発明の第6実施形態のインク
ジェット記録ヘッド70が示されている。
FIG. 6 shows an ink jet recording head 70 according to a sixth embodiment of the present invention.

【0107】このインクジェット記録ヘッド70では、
基本的構成は第1実施形態のインクジェット記録ヘッド
10と同一とされているが、さらに、レンズホルダー7
2、ウォームギヤ74及びステッピングモーター76に
よって構成されるねじ送り機構(照射面積変更手段)が
設けられている。
In this ink jet recording head 70,
The basic configuration is the same as that of the ink jet recording head 10 according to the first embodiment.
2. A screw feed mechanism (irradiation area changing means) constituted by the worm gear 74 and the stepping motor 76 is provided.

【0108】レンズホルダー72は、集光レンズ26を
保持すると共に、ねじ孔が形成されており、このねじ孔
に、ウォームギヤ74が挿通されてかみ合わされてい
る。また、ウォームギヤ74は、制御装置22に接続さ
れたステッピングモーター76によって、インク滴16
のドロップ径Lに対応した所定回転数だけ回転するよう
になっている。このため、ウォームギヤ74の回転に連
動して、集光レンズ26がレーザー光28の光軸方向
(図1上下方向)に所定距離だけ移動する。そして、集
光レンズ26の移動により、インク保持部材12に保持
されたインク18への、レーザー光28の照射面積が変
化する。
The lens holder 72 holds the condenser lens 26 and has a screw hole formed therein, and a worm gear 74 is inserted into and engaged with the screw hole. The worm gear 74 is driven by a stepping motor 76 connected to the control device 22 so that the ink droplet 16
Is rotated by a predetermined number of revolutions corresponding to the drop diameter L of Therefore, in conjunction with the rotation of the worm gear 74, the condenser lens 26 moves by a predetermined distance in the optical axis direction of the laser light 28 (vertical direction in FIG. 1). Then, the irradiation area of the laser beam 28 to the ink 18 held by the ink holding member 12 changes due to the movement of the condenser lens 26.

【0109】このような構成とされた第6実施形態のイ
ンクジェット記録ヘッド70では、ウォームギヤ74の
回転に連動して集光レンズ26をレーザー光28の光軸
方向へ移動させることでも、インク滴16のドロップ径
を変化させることが可能になっている。すなわち、吐出
するインク滴16の大きさは、上記したインク層の厚さ
Tだけでなく、衝撃波32によって押し広げられるイン
ク18の体積にも依存する。衝撃波32によって押し広
げられるインク18の体積は、レーザー光28の照射に
よって生じる気泡38の大きさに関係している。すなわ
ち、気泡32が大きいほど、インク滴18も大きくな
る。
In the ink jet recording head 70 of the sixth embodiment having such a structure, the ink droplet 16 can be moved by moving the condenser lens 26 in the optical axis direction of the laser light 28 in conjunction with the rotation of the worm gear 74. It is possible to change the drop diameter. That is, the size of the ejected ink droplet 16 depends not only on the above-described thickness T of the ink layer, but also on the volume of the ink 18 spread by the shock wave 32. The volume of the ink 18 spread by the shock wave 32 is related to the size of the bubble 38 generated by the irradiation of the laser light 28. That is, the larger the bubble 32, the larger the ink droplet 18 becomes.

【0110】従って、インク層の厚さTの変化と、レー
ザー光28の照射面積の変化とを併用して、より多段階
のドロップ径とすることができる。
Therefore, by using the change in the thickness T of the ink layer and the change in the irradiation area of the laser beam 28 together, it is possible to make the drop diameter more multi-step.

【0111】なお、照射面積変更手段としては、上記し
たねじ送り機構に限られない。例えば、集光レンズ26
に代えて一般的な光学系などに使用されている絞りを設
け、レーザー光28の照射面積を変えるようにしてもよ
い。絞りを設ける構成では集光レンズ26を使用しない
ので、レーザー光28が集光レンズ26を透過すること
によるエネルギーの損失がない。また、レーザー光28
のエネルギー密度が照射面積の大小に関係なく一定とな
る。加えて、集光レンズ26を使用した場合よりも、イ
ンクジェット記録ヘッド自体を小型化することが可能に
なる。
Note that the irradiation area changing means is not limited to the above-described screw feed mechanism. For example, the condenser lens 26
Instead, a stop used in a general optical system or the like may be provided to change the irradiation area of the laser beam 28. Since the condenser lens 26 is not used in the configuration in which the stop is provided, there is no energy loss due to the transmission of the laser light 28 through the condenser lens 26. In addition, laser light 28
Is constant regardless of the size of the irradiation area. In addition, the size of the inkjet recording head itself can be reduced as compared with the case where the condenser lens 26 is used.

【0112】また、このような照射面積変更手段を、第
1実施形態のインクジェット記録ヘッド10だけでな
く、第2〜第4実施形態のインクジェット記録ヘッドの
いずれかに設けてもよい。
Further, such an irradiation area changing means may be provided not only in the ink jet recording head 10 of the first embodiment but also in any one of the ink jet recording heads of the second to fourth embodiments.

【0113】また、第5実施形態のインクジェット記録
ヘッド50に照射面積変更手段を設ける場合は、光ファ
イバー56の太さを変更することで、レーザー光28の
照射面積を変えられるように構成することができる。
When the irradiation area changing means is provided in the ink jet recording head 50 of the fifth embodiment, the irradiation area of the laser light 28 can be changed by changing the thickness of the optical fiber 56. it can.

【0114】以上説明したように、本発明のいずれの実
施形態のインクジェット記録ヘッドにおいても、従来の
ノズルを使用することなくインク滴を飛翔させて記録媒
体の表面に画像を記録できるので、インク滴16の吐出
位置を高密度に配置しても、ノズルの目詰まりが生じる
ことはなく、ノズルの目詰まりに起因する吐出不良もな
い。また、ノズルを有するインクジェット記録ヘッドで
は、ノズルの流路抵抗が高いためにインクの供給速度が
低下し、画像記録速度も低下することがあったが、本発
明のインクジェット記録ヘッドでは、これらの不都合も
なく、高速で画像を記録することが可能となる。ノズル
のメンテナンス動作(バキューム動作やワイピング動
作)も不要となるので、画像記録が途中で中断されるこ
ともない。
As described above, in any one of the ink jet recording heads of the present invention, an image can be recorded on the surface of a recording medium by flying ink droplets without using a conventional nozzle. Even if the 16 discharge positions are arranged at a high density, nozzle clogging does not occur, and there is no discharge failure due to nozzle clogging. In addition, in an ink jet recording head having a nozzle, the ink supply speed is reduced due to a high flow path resistance of the nozzle, and the image recording speed is sometimes reduced. No image can be recorded at high speed. No nozzle maintenance operation (vacuum operation or wiping operation) is required, so that image recording is not interrupted halfway.

【0115】また、本発明のインクジェット記録ヘッド
では、インクに衝撃波を発生させることで、インクに大
きなエネルギーを付与しており、従来のレーザー・アド
レッシング型のバブルジェット型記録ヘッドと比較し
て、インク滴の吐出速度が大きくなる。このため、イン
ク滴16の吐出方向が安定し、空気抵抗等があっても記
録媒体への着弾位置が一定となって、高画質の画像を形
成することができる。
Further, in the ink jet recording head of the present invention, a large energy is given to the ink by generating a shock wave in the ink, and the ink is compared with the conventional laser addressing type bubble jet recording head. The ejection speed of the droplet increases. For this reason, the ejection direction of the ink droplet 16 is stabilized, and even if there is air resistance or the like, the landing position on the recording medium is constant, and a high-quality image can be formed.

【0116】さらに、本発明では、インク滴16を吐出
するためのエネルギー付与を、インク18にレーザー光
28を照射することで行っているため、従来の音響波に
よってインクにエネルギーを付与していたインクジェッ
ト記録ヘッドの音響放射体が不要となる。このため、1
つのインクジェット記録ヘッドにおいてインク吐出位置
を高密度化させることができ、高速且つ高密度での画像
記録が可能となる。
Further, in the present invention, the energy is applied by ejecting the laser beam 28 to the ink 18 to discharge the ink droplets 16, so that the energy is applied to the ink by a conventional acoustic wave. The acoustic radiator of the ink jet recording head becomes unnecessary. Therefore, 1
The density of ink ejection positions can be increased in one inkjet recording head, and high-speed and high-density image recording can be performed.

【0117】加えて、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドでは、1回の吐出動作で吐出させるインク滴16のド
ロップ径Lを変えることができるので、例えば広い領域
を塗りつぶすような場合であっても、高速で画像記録で
きる。
In addition, the ink jet recording head of the present invention can change the drop diameter L of the ink droplet 16 to be ejected in one ejection operation. To record images.

【0118】なお、レーザー光28の照射によりインク
18にインク滴16を吐出するためのエネルギーを付与
できれば、レーザー光誘導体(レーザー光誘導体30、
光ファイバー56及び透過孔76)を有しない構成でも
よい。すなわち、レーザー光28をインク吐出口14側
から照射し、気液界面からドロップ径程度インク内に入
った位置で気泡38を発生させてもよい。
If the energy for discharging the ink droplet 16 can be applied to the ink 18 by the irradiation of the laser beam 28, the laser beam derivative (the laser beam derivative 30,
A configuration without the optical fiber 56 and the transmission hole 76) may be used. That is, the laser beam 28 may be irradiated from the ink ejection port 14 side, and the bubble 38 may be generated at a position from the gas-liquid interface into the ink about the drop diameter.

【0119】本発明のインクジェット記録装置は、上記
したいずれかの実施形態のインクジェット記録ヘッドを
備えたインクジェット記録装置である。従って、このイ
ンクジェット記録装置おいても、従来のノズルを使用す
ることなくインク滴16を飛翔させて記録媒体の表面に
画像を記録できるので、インク滴16の吐出位置を高密
度に配置しても、ノズルの目詰まりが生じることはな
く、ノズルの目詰まりに起因する吐出不良もない。ま
た、ノズルを有するインクジェット記録ヘッドを備えた
インクジェット記録装置では、ノズルの流路抵抗が高い
ためにインクの供給速度が低下し、画像記録速度も低下
することがあったが、本発明のインクジェット記録ヘッ
ドを備えたインクジェット記録装置では、これらの不都
合もなく、高速で画像を記録することが可能となる。ノ
ズルのメンテナンス動作(バキューム動作やワイピング
動作)も不要となるので、画像記録が途中で中断される
こともない。
An ink jet recording apparatus according to the present invention is an ink jet recording apparatus provided with the ink jet recording head according to any one of the above embodiments. Therefore, even in this ink jet recording apparatus, an image can be recorded on the surface of the recording medium by flying the ink droplet 16 without using a conventional nozzle, so that even if the ejection positions of the ink droplet 16 are arranged at a high density. No nozzle clogging occurs, and there is no ejection failure due to nozzle clogging. In an ink jet recording apparatus having an ink jet recording head having nozzles, the ink supply speed and the image recording speed were sometimes reduced due to the high flow resistance of the nozzles. An ink jet recording apparatus having a head can record an image at high speed without these inconveniences. No nozzle maintenance operation (vacuum operation or wiping operation) is required, so that image recording is not interrupted halfway.

【0120】また、本発明のインクジェット記録ヘッド
を備えたインクジェット記録装置では、インクに衝撃波
を発生させることで大きなエネルギーを付与しており、
従来のレーザー・アドレッシング型のバブルジェット型
記録ヘッドを備えたインクジェット記録装置と比較し
て、インク滴の吐出速度が大きくなる。このため、イン
ク滴16の吐出方向が安定し、空気抵抗等があっても記
録媒体への着弾位置が一定となって、高画質の画像を形
成することができる。
In the ink jet recording apparatus provided with the ink jet recording head of the present invention, a large energy is given by generating a shock wave in the ink.
The ejection speed of ink droplets is higher than that of an ink jet recording apparatus having a conventional laser addressing type bubble jet recording head. For this reason, the ejection direction of the ink droplet 16 is stabilized, and even if there is air resistance or the like, the landing position on the recording medium is constant, and a high-quality image can be formed.

【0121】加えて、複数のインク滴を重ねることな
く、1回の吐出動作で所望のドロップ径Lを有するイン
ク滴16を吐出させることができるので、広い領域を塗
りつぶすような場合であっても、高速で画像記録でき
る。
In addition, since ink droplets 16 having a desired drop diameter L can be ejected by a single ejection operation without overlapping a plurality of ink droplets, even in a case where a wide area is painted out. It can record images at high speed.

【0122】[0122]

【実施例】本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説
明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではな
い。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.

【0123】本実施例では、図10に示すように、本発
明の第2実施形態のインクジェット記録ヘッド210を
用いて、記録媒体Pに向かってインク滴16を吐出し
た。
In this example, as shown in FIG. 10, the ink droplet 16 was ejected toward the recording medium P using the ink jet recording head 210 of the second embodiment of the present invention.

【0124】インク保持部材12の底部を構成するレー
ザー光誘導体230としては、レーザー損傷しきい値が
8J/cm2の合成石英製のものを使用し、本実施例で
は寸法が幅257mm、奥行10mmで、厚肉部230
A、中間部230D及び薄肉部230Cを有する3段の
略階段状に形成した。また、インク保持部材12のう
ち、レーザー光誘導体230以外の部分はポリエーテル
イミド製とし、レーザー光誘導体230の薄肉部230
Cの上面からの高さが200μmの側壁36を、レーザ
ー光誘導体230を囲むように配置すると共に、上面を
完全に開放させてインク吐出口14とした。また、イン
ク保持部材12内のインク量をインク量センサ20で検
知し、インク保持部材12に連結されたインク供給手段
(図示省略)でインクを供給することで、気液界面34
との距離Lが、厚肉部230Aで10μm、中間部23
0Dで20μm、薄肉部230Cで50μmとなるよう
に保持した。
The laser beam derivative 230 constituting the bottom of the ink holding member 12 is made of synthetic quartz having a laser damage threshold of 8 J / cm 2. In this embodiment, the dimensions are 257 mm in width and 10 mm in depth. The thick part 230
A, an intermediate part 230D and a thin part 230C are formed in a substantially three-step shape. Further, the portion of the ink holding member 12 other than the laser light derivative 230 is made of polyetherimide, and the thin portion 230 of the laser light derivative 230 is formed.
The side wall 36 having a height of 200 μm from the upper surface of C was arranged so as to surround the laser light derivative 230, and the upper surface was completely opened to form the ink ejection port 14. Further, the amount of ink in the ink holding member 12 is detected by the ink amount sensor 20, and ink is supplied by ink supply means (not shown) connected to the ink holding member 12, so that the gas-liquid interface 34 is provided.
Is 10 μm at the thick portion 230A and the intermediate portion 23
It was held so as to be 20 μm at 0D and 50 μm at the thin portion 230C.

【0125】レーザー光発生装置24としては、出力2
W、波長635nm のInGaAsP半導体レーザー
を使用し、変調周波数を60kHz、1パルスあたり1
0μJとなるように、レーザーの出力を600mW、出
力の変調幅(パルス幅)を8.35μsecに設定し
た。このとき、レーザー光を連続的に照射しても、出力
変調によりインク滴の吐出に十分なエネルギーが得られ
る場合と、このエネルギーに満たない場合とを周波数変
調で自動的に切り替えられる。
As the laser beam generator 24, the output 2
W, an InGaAsP semiconductor laser with a wavelength of 635 nm, and a modulation frequency of 60 kHz, 1 pulse per pulse.
The output of the laser was set to 600 mW, and the modulation width (pulse width) of the output was set to 8.35 μsec so as to be 0 μJ. At this time, even if the laser light is continuously irradiated, the frequency modulation automatically switches between the case where the energy sufficient for ejecting the ink droplet is obtained by the output modulation and the case where the energy is less than this energy.

【0126】また、集光レンズ26で集光されたレーザ
ー光28を、レーザー損傷しきい値が8J/cm2の合
成石英製の凹レンズ(φ6.35mm)232で平行光
とした。
The laser beam 28 condensed by the condenser lens 26 was converted into parallel light by a synthetic quartz concave lens (φ6.35 mm) 232 having a laser damage threshold of 8 J / cm 2 .

【0127】さらに、平行光とされたレーザー光28
を、ポリゴンミラー234を用いて偏向した。
Further, the laser light 28 converted into parallel light
Was deflected using a polygon mirror 234.

【0128】ポリゴンミラー234とレーザー光誘導体
230との間には、回転軸J周りに回転可能に反射ミラ
ー236を配置し、この反射ミラー236の角度を変更
することで、レーザー光28を、レーザー光誘導体23
0の厚肉部230A、中間部230D及び薄肉部230
Cのそれぞれに対応する底面に照射した。
A reflection mirror 236 is disposed between the polygon mirror 234 and the laser light derivative 230 so as to be rotatable around the rotation axis J. By changing the angle of the reflection mirror 236, the laser light 28 is emitted. Light derivative 23
0 thick part 230A, middle part 230D and thin part 230
The bottom surface corresponding to each of C was irradiated.

【0129】また、用紙Pに対して用紙幅方向(矢印X
方向)へのレーザー光28の走査が終了すると、紙送り
制御装置40からの信号によって搬送ローラ42が回転
し、用紙Pが次の画像記録位置に送られるようにした。
なお、異なるドロップ径のインク滴16を吐出して画像
記録を行う場合には、所望のドロップ径に対応した位置
まで用紙Pを搬送した。
Further, the sheet P is set in the sheet width direction (arrow X).
When the scanning of the laser beam 28 in the direction ()) is completed, the conveying roller 42 is rotated by a signal from the paper feed control device 40, and the paper P is sent to the next image recording position.
When image recording was performed by ejecting ink droplets 16 having different drop diameters, the paper P was transported to a position corresponding to a desired drop diameter.

【0130】このような構成とされたインクジェット記
録ヘッド210を使用し、上記のInGaAsP半導体
レーザーをパルス幅8.35μsec、出力10μJ、
出力変調周波数(印字周波数に相当する)を60kHz
に設定してレーザー光28を発生させ、集光レンズ26
で集光してレーザー光誘導体230とインク18との境
界面に照射した。ここで、まず最初に、レーザー光28
が厚肉部230Aに対応した位置に照射されるように反
射ミラー236の角度を調整し、図10の矢印X方向に
レーザー光28を走査したところ、印字信号に応じて、
厚肉部230Aに対応する気液界面34から10μmの
ドロップ径を有するインク滴16が気相方向に吐出し、
用紙Pに着弾して画像が記録された。次に、用紙Pを送
ると共に、レーザー光28が中間部230Dに対応した
位置に照射されるように反射ミラー236の角度を調整
し、矢印X方向にレーザー光28を走査したところ、印
字信号に応じて、中間部230Dに対応する気液界面3
4から20μmのドロップ径を有するインク滴16が気
相方向に吐出し、用紙Pに着弾して画像が記録された。
さらに、用紙Pを送ると共に、レーザー光28が薄肉部
230Cに対応した位置に照射されるように反射ミラー
236の角度を調整し、矢印X方向にレーザー光28を
走査したところ、印字信号に応じて、薄肉部230Cに
対応する気液界面34から50μmのドロップ径を有す
るインク滴16が気相方向に吐出し、用紙Pに着弾して
画像が記録された。
Using the ink jet recording head 210 having such a configuration, the above-mentioned InGaAsP semiconductor laser is pulsed at 8.35 μsec, output is 10 μJ, and
Output modulation frequency (corresponding to printing frequency) is 60 kHz
To generate a laser beam 28, and the condensing lens 26
To irradiate the interface between the laser light derivative 230 and the ink 18. Here, first, the laser light 28
When the angle of the reflection mirror 236 was adjusted so that the light was irradiated to the position corresponding to the thick portion 230A, and the laser light 28 was scanned in the direction indicated by the arrow X in FIG.
An ink droplet 16 having a drop diameter of 10 μm is ejected from the gas-liquid interface 34 corresponding to the thick portion 230A in the gas phase direction,
The image landed on the paper P was recorded. Next, the paper P is fed, and the angle of the reflection mirror 236 is adjusted so that the laser light 28 is irradiated to the position corresponding to the intermediate portion 230D. Accordingly, the gas-liquid interface 3 corresponding to the intermediate portion 230D
An ink droplet 16 having a drop diameter of 4 to 20 μm was ejected in the gas phase direction, landed on the paper P, and an image was recorded.
Further, while feeding the paper P, the angle of the reflection mirror 236 is adjusted so that the laser beam 28 is irradiated to the position corresponding to the thin portion 230C, and the laser beam 28 is scanned in the arrow X direction. Thus, the ink droplet 16 having a drop diameter of 50 μm was ejected from the gas-liquid interface 34 corresponding to the thin portion 230C in the gas phase direction, landed on the paper P, and an image was recorded.

【0131】これら3種類のドロップ径のインク滴16
はいずれも、20m/secの速度で気相方向に吐出し
た。また、厚肉部230Aに対応する用紙Pの記録位置
には、1440dpi(ドット間隔17.64μm)の
解像度で画像が記録された。
The ink droplets 16 having these three types of drop diameters were used.
Were discharged in the gas phase direction at a speed of 20 m / sec. Further, an image was recorded at a resolution of 1440 dpi (dot interval 17.64 μm) at the recording position of the paper P corresponding to the thick portion 230A.

【0132】しかも、印字周波数を従来(高々20kH
z)に比べてはるかに大きくでき、さらにノズルの解像
度に依存しないことから、レーザー光走査速度を速く設
定でき、加えて高解像度化も容易に達成できた。また、
インク滴16はドロップ径に関わらず20m/secの
速度で吐出しているため、従来と比較すると高速であ
り、また吐出圧が高いことから吐出方向も安定してお
り、着弾位置ずれは目視ではほとんど認められないこと
を確認した。
In addition, the printing frequency is set to the conventional value (at most 20 kHz).
Since it can be much larger than z) and does not depend on the resolution of the nozzle, the scanning speed of the laser beam can be set high, and in addition, high resolution can be easily achieved. Also,
Since the ink droplet 16 is ejected at a speed of 20 m / sec regardless of the drop diameter, the ink droplet 16 is faster than before, and the ejection direction is stable due to the high ejection pressure. It was confirmed that it was hardly recognized.

【0133】[0133]

【発明の効果】本発明では、インクを保持すると共に、
記録媒体に対向する部分の少なくとも一部が開放されて
インク吐出口が形成されたインク保持部材と、前記イン
ク保持部材に保持されたインクにレーザー光を照射して
気泡を発生させ、この気泡により生じた衝撃波で画像情
報に対応したインク滴を前記インク吐出口から吐出させ
る気泡発生手段と、前記気泡発生手段からのレーザー光
照射位置と前記インク保持部材に保持されたインクの気
液界面との距離を変更可能とする距離変更手段と、を有
するので、従来のインクジェット記録ヘッドのようなノ
ズルが不要となり、インク吐出位置を高密度に配置して
もノズルの目詰まりや吐出不良、画像記録速度の遅延化
等の不都合がなく、画像記録が途中で中断されることも
ない。従来のレーザー・アドレッシング型のバブルジェ
ット型記録ヘッドと比較して、吐出方向が安定し、空気
抵抗等があっても記録媒体への着弾位置が一定となる。
また、従来の音響波を用いたインクジェット記録ヘッド
に必要とされていた音響放射体が不要となり、インク吐
出位置を高密度化させることが可能となるので、高速且
つ高密度での画像記録が可能となる。さらに、一回の吐
出動作で、インク滴のドロップ径を変更可能となる。
According to the present invention, while holding ink,
An ink holding member in which at least a part of a portion facing the recording medium is opened to form an ink ejection port, and a bubble is generated by irradiating a laser beam to the ink held by the ink holding member. Bubble generating means for discharging an ink droplet corresponding to image information from the ink discharge port with the generated shock wave, and a laser light irradiation position from the bubble generating means and a gas-liquid interface of the ink held by the ink holding member. And a distance changing unit that can change the distance, so that a nozzle like a conventional ink jet recording head is not required, and even if the ink discharge positions are arranged at a high density, nozzle clogging or discharge failure, image recording speed, etc. There is no inconvenience such as delay in image recording, and image recording is not interrupted halfway. As compared with a conventional laser addressing type bubble jet type recording head, the ejection direction is stable, and the landing position on the recording medium is constant even if there is air resistance or the like.
In addition, the need for an acoustic radiator, which is required for conventional inkjet recording heads that use acoustic waves, is eliminated, and it is possible to increase the density of ink ejection positions, enabling high-speed, high-density image recording. Becomes Furthermore, the drop diameter of the ink droplet can be changed by one ejection operation.

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

【図1】 本発明の第1実施形態のインクジェット記録
ヘッドの基本的構成を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view illustrating a basic configuration of an inkjet recording head according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明の第2実施形態のインクジェット記録
ヘッドの基本的構成を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view illustrating a basic configuration of an inkjet recording head according to a second embodiment of the present invention.

【図3】 本発明の第3実施形態のインクジェット記録
ヘッドの基本的構成を示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view illustrating a basic configuration of an inkjet recording head according to a third embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の第4実施形態のインクジェット記録
ヘッドの基本的構成を示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view illustrating a basic configuration of an inkjet recording head according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】 本発明の第5実施形態のインクジェット記録
ヘッドの基本的構成を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a basic configuration of an inkjet recording head according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】 本発明の第6実施形態のインクジェット記録
ヘッドの基本的構成を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a basic configuration of an inkjet recording head according to a sixth embodiment of the present invention.

【図7】 本発明のインクジェット記録ヘッドにおいて
レーザー光をインク保持部材の側方から照射する構成を
示す斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing a configuration in which a laser beam is irradiated from the side of an ink holding member in the ink jet recording head of the present invention.

【図8】 本発明のインクジェット記録ヘッドにおいて
レーザー光をインク保持部材の側方から照射する図7と
は異なる構成を示す斜視図である。
8 is a perspective view showing a configuration different from FIG. 7 in which a laser beam is irradiated from the side of the ink holding member in the ink jet recording head of the present invention.

【図9】 レーザー光をインク保持部材の側方から照射
する構成を示し、(A)は側壁が気液界面と直角の場
合、(B)は側壁が気液界面に対して傾斜している場合
を示す。
9A and 9B show a configuration in which laser light is irradiated from the side of the ink holding member. FIG. 9A shows a case where the side wall is perpendicular to the gas-liquid interface, and FIG. 9B shows a case where the side wall is inclined with respect to the gas-liquid interface. Show the case.

【図10】 本発明の実施例のインクジェット記録ヘッ
ドを示す斜視図である。
FIG. 10 is a perspective view illustrating an inkjet recording head according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 インクジェット記録ヘッド 12 インク保持部材 14 インク吐出口 16 インク滴 18 インク 24 レーザー光発生装置(気泡発生手段) 26 集光レンズ(気泡発生手段) 28 レーザー光 30 レーザー光誘導体(距離変更手段) 56 光ファイバー(レーザー光誘導体、距離変更手
段) 230 レーザー光誘導体(距離変更手段) 314 インクタンク(距離変更手段) 316 チューブ(距離変更手段) 318 ポンプ(距離変更手段) 412 隔壁(距離変更手段) 414 隔壁(距離変更手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Ink jet recording head 12 Ink holding member 14 Ink ejection port 16 Ink droplet 18 Ink 24 Laser light generator (bubble generating means) 26 Condensing lens (bubble generating means) 28 Laser light 30 Laser light derivative (Distance changing means) 56 Optical fiber (Laser light derivative, distance changing means) 230 Laser light derivative (distance changing means) 314 Ink tank (distance changing means) 316 Tube (distance changing means) 318 Pump (distance changing means) 412 Partition (distance changing means) 414 Partition ( Distance changing means)

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 佐藤 博昭 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 大木 靖 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 毛利 哲 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 EA01 EA26 EA29 EB50 ED01 FA02 KC20 2C057 AF39 AF42 AF43 AF72 AG21 AG37 AG51 BA12 CA01 Continued on the front page (72) Inventor Yasufumi Suwabe 430 Sakai Nakaicho, Ashigarashimo-gun, Kanagawa Prefecture Green Tech Nakai Inside Fuji Xerox Co., Ltd. ) Inventor Yuji Suemitsu 430 Nakaicho, Nakai-cho, Ashigarakami-gun, Kanagawa Prefecture Inside Green X-Tech Fuji Xerox Co., Ltd. 430 Nakaicho, Ashigarakami-gun, Pref. Green Tech Nakai Fuji Xerox Co., Ltd. F-term (reference) 2C056 EA01 EA26 EA29 EB50 ED01 FA02 KC20 2C057 AF39 AF42 AF43 AF72 AG21 AG37 AG51 BA12 CA01

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インクを保持すると共に、記録媒体に対
向する部分の少なくとも一部が開放されてインク吐出口
が形成されたインク保持部材と、 前記インク保持部材に保持されたインクにレーザー光を
照射して気泡を発生させ、この気泡により生じた衝撃波
で画像情報に対応したインク滴を前記インク吐出口から
吐出させる気泡発生手段と、 前記気泡発生手段からのレーザー光照射位置と前記イン
ク保持部材に保持されたインクの気液界面との距離を変
更可能とする距離変更手段と、 を有することを特徴とするインクジェット記録ヘッド。
An ink holding member that holds ink and has an ink ejection opening formed by opening at least a part of a portion facing a recording medium; and applying a laser beam to the ink held by the ink holding member. A bubble generating means for irradiating to generate a bubble, and discharging ink droplets corresponding to image information from the ink discharge port with a shock wave generated by the bubble; a laser beam irradiation position from the bubble generating means and the ink holding member An ink jet recording head, comprising: a distance changing unit configured to change a distance between the ink held in the ink and the gas-liquid interface.
【請求項2】 前記インク保持部材に設けられ、前記気
泡発生手段からのレーザー光をインク保持部材に保持さ
れたインクの所定位置に誘導することで衝撃波の発生位
置を設定するレーザー光誘導体、 を有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. A laser light derivative provided on the ink holding member and guiding a laser beam from the bubble generating means to a predetermined position of the ink held on the ink holding member to set a position where a shock wave is generated. The ink jet recording head according to claim 1, further comprising:
【請求項3】 前記レーザー光誘導体が、前記インク保
持部材に保持されたインクと前記気泡発生手段との間に
配置されレーザー光を透過するレーザー光透過部材であ
り、 前記距離変更手段が、前記レーザー光透過部材の板厚を
部分的に変えることにより構成されていることを特徴と
する請求項2に記載のインクジェット記録ヘッド。
3. The laser light derivative is a laser light transmitting member that is disposed between the ink held by the ink holding member and the bubble generating means and transmits laser light. 3. The ink jet recording head according to claim 2, wherein the thickness of the laser light transmitting member is partially changed.
【請求項4】 請求項1〜請求項3のいずれかに記載の
インクジェット記録ヘッドと、 前記インクジェット記録ヘッドのインク保持部材にイン
クを供給するインク供給装置と、 前記気泡発生手段からのレーザー光を走査させるレーザ
ー光走査装置と、 画像情報に対応して前記インクジェット記録ヘッド、前
記インク供給装置及び前記レーザー光走査装置を制御可
能な画像記録制御装置と、 を備えたことを特徴とするインクジェット記録装置。
4. An ink jet recording head according to claim 1, an ink supply device for supplying ink to an ink holding member of said ink jet recording head, and a laser beam from said bubble generating means. An ink jet recording apparatus comprising: a laser beam scanning device for scanning; and an image recording control device capable of controlling the ink jet recording head, the ink supply device, and the laser beam scanning device in accordance with image information. .
JP34390299A 1999-12-02 1999-12-02 Ink-jet recording head and ink-jet recording apparatus Pending JP2001158099A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP34390299A JP2001158099A (en) 1999-12-02 1999-12-02 Ink-jet recording head and ink-jet recording apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP34390299A JP2001158099A (en) 1999-12-02 1999-12-02 Ink-jet recording head and ink-jet recording apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001158099A true JP2001158099A (en) 2001-06-12

Family

ID=18365133

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP34390299A Pending JP2001158099A (en) 1999-12-02 1999-12-02 Ink-jet recording head and ink-jet recording apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001158099A (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009022922A (en) * 2007-07-23 2009-02-05 Foundation For The Promotion Of Industrial Science Release unit in apparatus for arraying microbead and method for setting the release unit
JP2009100698A (en) * 2007-10-25 2009-05-14 Sony Corp Fine particle-fractionating device, substrate for fractionating fine particles, and method for fractionating the fine particles
CN102729677A (en) * 2011-04-08 2012-10-17 武藤工业株式会社 Method and device for creating light guide plate
JP2015508705A (en) * 2012-02-09 2015-03-23 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア Fast on-demand droplet generation and single-cell encapsulation driven by induced cavitation
US10071359B2 (en) 2013-03-15 2018-09-11 The Regents Of The University Of California High-speed on demand microfluidic droplet generation and manipulation
WO2019037431A1 (en) * 2017-08-23 2019-02-28 Boe Technology Group Co., Ltd. Liquid dispensing amount control apparatus and control method thereof and inkjet printing apparatus
US10226768B2 (en) 2009-08-08 2019-03-12 The Regents Of The University Of California Pulsed laser triggered high speed microfluidic switch and applications in fluorescent activated cell sorting
US10654290B2 (en) 2017-08-23 2020-05-19 Boe Technology Group Co., Ltd. Liquid dispensing amount control apparatus and control method thereof and inkjet printing apparatus

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009022922A (en) * 2007-07-23 2009-02-05 Foundation For The Promotion Of Industrial Science Release unit in apparatus for arraying microbead and method for setting the release unit
JP2009100698A (en) * 2007-10-25 2009-05-14 Sony Corp Fine particle-fractionating device, substrate for fractionating fine particles, and method for fractionating the fine particles
US8127624B2 (en) 2007-10-25 2012-03-06 Sony Corporation Particulate sampling apparatus, particulate sampling substrate and particulate sampling method
US10226768B2 (en) 2009-08-08 2019-03-12 The Regents Of The University Of California Pulsed laser triggered high speed microfluidic switch and applications in fluorescent activated cell sorting
US10232368B2 (en) 2011-02-11 2019-03-19 The Regents Of The University Of California High-speed on demand droplet generation and single cell encapsulation driven by induced cavitation
CN102729677A (en) * 2011-04-08 2012-10-17 武藤工业株式会社 Method and device for creating light guide plate
JP2015508705A (en) * 2012-02-09 2015-03-23 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア Fast on-demand droplet generation and single-cell encapsulation driven by induced cavitation
US10071359B2 (en) 2013-03-15 2018-09-11 The Regents Of The University Of California High-speed on demand microfluidic droplet generation and manipulation
US10780413B2 (en) 2013-03-15 2020-09-22 The Regents Of The University Of California High-speed on demand microfluidic droplet generation and manipulation
WO2019037431A1 (en) * 2017-08-23 2019-02-28 Boe Technology Group Co., Ltd. Liquid dispensing amount control apparatus and control method thereof and inkjet printing apparatus
CN109421373A (en) * 2017-08-23 2019-03-05 京东方科技集团股份有限公司 A kind of hydrojet amount control system and its control method and inkjet-printing device
US10654290B2 (en) 2017-08-23 2020-05-19 Boe Technology Group Co., Ltd. Liquid dispensing amount control apparatus and control method thereof and inkjet printing apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100508193B1 (en) Inkject print nozzle plates
JP2000168090A (en) Method and apparatus for ink-jet printing initialized by laser
JPH01108056A (en) Nozzle for ink jet printer
JP2003145725A (en) Ink jet printer
RU2096183C1 (en) Method of ink-jet printing and ink-jet printing head for its embodiment
JP2001158099A (en) Ink-jet recording head and ink-jet recording apparatus
JP2001158097A (en) Ink-jet recording head and ink-jet recording apparatus
JP2001158098A (en) Ink-jet recording head and ink-jet recording apparatus
JP3530744B2 (en) Method of manufacturing ink jet recording head
JPH05261927A (en) Ink jet recorder and recording thereof
JP3285041B2 (en) Method of manufacturing inkjet head
JP3571953B2 (en) Ink jet recording head, method of manufacturing the same, and ink jet recording apparatus
JPH03292145A (en) Ink-jet recording device
JP3820822B2 (en) Ink jet recording head and ink jet recording apparatus using the same
US20010052917A1 (en) Liquid-discharging recording head, a method and apparatus for manufacturing the same, a head cartridge, and a liquid-discharging recording apparatus
JPH10175299A (en) Ink-jet recording device
JPH05293971A (en) Ink jet recording apparatus
JPH106065A (en) Laser beam machine and ink jet recording head machined groove with laser machine
JP3025584B2 (en) Ink jet recording device and ink cassette
JPS62212158A (en) Ink jet recording apparatus
JP2001301156A (en) Acoustic ink jet recording head and acoustic ink jet recorder
JP2006130701A (en) Ink ejection device
JP2000015841A (en) Ink jet printer and in jet head therefor
JP3207683B2 (en) Photomask and method of manufacturing ink jet recording head using the same
JPH07276622A (en) Acoustic ink jet recording head and recording device