JP2001010058A - Ink jet recording head and method for ink jet recording - Google Patents

Ink jet recording head and method for ink jet recording

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JP2001010058A
JP2001010058A JP11189395A JP18939599A JP2001010058A JP 2001010058 A JP2001010058 A JP 2001010058A JP 11189395 A JP11189395 A JP 11189395A JP 18939599 A JP18939599 A JP 18939599A JP 2001010058 A JP2001010058 A JP 2001010058A
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JP
Japan
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ink
total reflection
jet recording
reflection prism
recording head
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JP11189395A
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Japanese (ja)
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Hideyuki Sugioka
秀行 杉岡
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Original Assignee
Canon Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To foam and discharge ink by a laser light without changing a discharge amount. SOLUTION: A laser light 18 of a TM mode is brought into a total reflecting prism 14 so that an angle of incidence to an interface between an ink 12 and the total reflecting prism 14 is smaller than an angle of total reflection when the ink 12 is a liquid phase and is not smaller than the angle of total reflection when the ink 12 is a gas phase. The laser light 18 passes the total reflecting prism 14 to heat the ink 12 while the ink 12 is the liquid phase. When the ink 12 changes to the gas phase because of the heating, the laser light is totally reflected, when the photothermal conversion is stopped. An energy of a minimum limit necessary for foaming the ink can be supplied to the ink 12.

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、インクジェットプ
リンター、特に、発泡現象を利用したバブルジェットプ
リンターなどに応用されるインクジェット記録ヘッドお
よびインクジェット記録方法に関する。
The present invention relates to an ink jet printer, and more particularly to an ink jet recording head and an ink jet recording method applied to a bubble jet printer utilizing a foaming phenomenon.

【0002】[0002]

【従来の技術】インクジェット記録方式のうち、一般に
普及しているバブルジェット記録方式は、液路内のイン
クを発熱体により局部的に高温にしてインクを発泡さ
せ、発泡時に発生する高い圧力によってインクを吐出孔
から押し出し、記録紙などの記録媒体に付着させる記録
方式である。バブルジェット記録方式に適用される記録
ヘッドは、一般に、吐出孔、液路および該液路の一部に
設けられるインクの吐出エネルギー発生部としての発熱
体などの微細な構造を含んでいる。
2. Description of the Related Art Among ink jet recording methods, a generally used bubble jet recording method is such that ink in a liquid path is locally heated to a high temperature by a heating element to foam the ink, and the ink is formed by a high pressure generated at the time of foaming. Is extruded from a discharge hole and adheres to a recording medium such as recording paper. A recording head applied to the bubble jet recording method generally includes a minute structure such as a discharge hole, a liquid path, and a heating element provided as a part of the liquid path as an ink discharge energy generating section.

【0003】インクジェット記録方式によって高精細の
画像を記録可能にするためには、出来る限り微小なイン
ク滴を高密度に吐出させる技術が要求される。このため
には、微細な液路と微細な発熱体を形成することが基本
的に重要である。
In order to be able to record a high-definition image by the ink jet recording method, a technique for ejecting the smallest possible ink droplets at a high density is required. For this purpose, it is basically important to form a fine liquid path and a fine heating element.

【0004】このような微細構造を形成する方法とし
て、バブルジェット記録方式の記録ヘッドの構造の単純
性を生かしたフォトリソグラフィー技術を駆使した高密
度な記録ヘッドの製造方法が提案されている(特開平0
8−156269号公報など参照)。
As a method of forming such a fine structure, there has been proposed a method of manufacturing a high-density recording head utilizing a photolithography technique utilizing the simplicity of the structure of a recording head of a bubble jet recording system (particularly). Kaiping 0
No. 8-156269).

【0005】また、微小なインク滴を吐出させる方法と
して、インク滴の吐出量を調整するために、端部に比べ
中央部の発熱量が大きい発熱体を用いる方法が提案され
ている(特開昭62−201254号公報参照)。
As a method of ejecting minute ink droplets, there has been proposed a method of using a heating element having a larger heat generation amount at a center portion than at an end portion in order to adjust the ejection amount of the ink droplets (Japanese Patent Application Laid-Open (JP-A) No. 2002-110630). See JP-A-62-201254).

【0006】バブルジェット記録方式における発熱体と
しては、電気エネルギーを熱エネルギーに変換する電気
−熱エネルギー変換器(抵抗体)が一般に用いられる。
また、インクにレーザ光を照射して直接加熱する方法、
すなわち光エネルギーを熱エネルギーに変換する方法も
用いられる。この場合には、インクとは別に光エネルギ
ーを熱エネルギーに変換するための光−熱エネルギー変
換媒体が用いられることもある。
[0006] As a heating element in the bubble jet recording system, an electric-thermal energy converter (resistor) for converting electric energy into heat energy is generally used.
A method of directly heating the ink by irradiating the ink with a laser beam,
That is, a method of converting light energy into heat energy is also used. In this case, a light-to-heat energy conversion medium for converting light energy to heat energy separately from the ink may be used.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】従来のレーザなどの光
エネルギーで液体を発泡させるインクジェット記録(以
下、光発泡型インクジェット記録と呼ぶ)方式では、イ
ンクを発泡させるのに必要かつ最小限の光エネルギーを
与えるために、適当なパルス幅のレーザパルスが用いら
れる。
In the conventional ink-jet recording method in which a liquid is foamed by light energy of a laser or the like (hereinafter referred to as a light-foaming ink-jet recording), a minimum and necessary light energy is required to foam the ink. Is used, a laser pulse having an appropriate pulse width is used.

【0008】しかし、液体が過熱(スーパーヒート)さ
れて気体に相変化する過程は、非平衡遷移過程であり、
液体が泡になる発泡のタイミングには揺らぎが生じる。
このため、液体を発泡させるのに常に適したパルス幅を
設定することは困難であり、特定のパルス幅のレーザを
照射しても、ある時は過剰な照射になり、ある時は発泡
に至らない不十分な照射になる危惧がある。
However, the process in which a liquid is superheated and changes into a gas phase is a non-equilibrium transition process,
Fluctuation occurs in the timing of foaming of the liquid into bubbles.
For this reason, it is difficult to set a pulse width always suitable for foaming a liquid, and even if a laser having a specific pulse width is irradiated, sometimes excessive irradiation occurs, and at other times, the foaming occurs. There is no danger of inadequate irradiation.

【0009】また、レーザパルスの幅を極めて小さくし
た場合には、レーザパルス自体のパルス幅やレーザの強
度にゆらぎが生じ易く、インクの吐出量に変動が生じて
記録画像の品質低下を招く危惧がある。
Further, when the width of the laser pulse is extremely small, the pulse width of the laser pulse itself and the intensity of the laser are liable to fluctuate, and the discharge amount of the ink is fluctuated, which may cause deterioration in the quality of the recorded image. There is.

【0010】そこで本発明の目的は、発泡タイミングや
レーザパルスのパルス幅およびレーザの強度に揺らぎが
ある場合でも、インクの吐出量に変動を生じさせずにイ
ンクを発泡させることが可能な光発泡型インクジェット
記録ヘッドを提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a photo-foaming method capable of foaming ink without causing fluctuations in the ink ejection amount even when the foaming timing, the pulse width of the laser pulse, and the laser intensity fluctuate. It is an object of the present invention to provide a type ink jet recording head.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明によるインクジェット記録ヘッドは、インク
保持手段内のインクを吐出孔から吐出するインクジェッ
ト記録ヘッドにおいて、インクを加熱するTM(Transv
erse Magnetic)モードのレーザ光を照射するレーザ光
源と、レーザ光をインクとの界面で全反射する全反射プ
リズムとを有し、全反射プリズムとインクとの界面への
レーザ光の入射角が、インクが液相である場合の全反射
角より小さく、かつインクが気相である場合の全反射角
以上であることを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, an ink jet recording head according to the present invention uses a TM (Transv) which heats ink in an ink jet recording head which discharges ink in ink holding means from a discharge hole.
laser light source that irradiates laser light in the erse Magnetic mode, and a total reflection prism that totally reflects the laser light at the interface with the ink. The angle of incidence of the laser light on the interface between the total reflection prism and the ink is It is characterized in that it is smaller than the total reflection angle when the ink is in a liquid phase, and is equal to or larger than the total reflection angle when the ink is in a gas phase.

【0012】全反射プリズムに入射されたレーザ光は、
インクが液相である間は全反射プリズムとインクとの界
面を透過し、インクを加熱して発泡させることができ
る。一方、インクが発泡して気相に変化した後は、レー
ザ光は全反射プリズムとインクとの界面で全反射される
ためインクを過剰に加熱することはない。すなわち、こ
の構成によれば、レーザ光によってインクが発泡するの
に必要かつ最小限のエネルギーを与えることができ、イ
ンクの吐出量の変動を抑えることができる。
The laser beam incident on the total reflection prism is
While the ink is in the liquid phase, it passes through the interface between the total reflection prism and the ink, and can be heated to foam the ink. On the other hand, after the ink foams and changes to the gas phase, the laser light is totally reflected at the interface between the total reflection prism and the ink, so that the ink is not excessively heated. That is, according to this configuration, it is possible to provide the necessary and minimum energy for foaming the ink by the laser light, and it is possible to suppress the fluctuation of the ink ejection amount.

【0013】全反射プリズムの屈折率がnpである場
合、多くの気体の屈折率は1.00で近似できるので、全反
射プリズムと気体との界面でのTMモードのレーザ光の全
反射角はarcsin(1.00/np)で近似でき、また、多くの液
体の屈折率は水の屈折率1.33以上であるので、全反射プ
リズムと液体との全反射角は水の全反射角arcsin(1.33/
p)以上である。したがって、全反射プリズムとインク
との界面へのTMモードのレーザ光の入射角を、arcsin
(1.00/np)以上で、かつarcsin(1.33/np)より小さい角
度とすることによって本発明の効果を実現することがで
きる。
When the refractive index of the total reflection prism is n p , the refractive index of many gases can be approximated to 1.00, so that the total reflection angle of the TM mode laser light at the interface between the total reflection prism and the gas is arcsin (1.00 / n p ), and since many liquids have a refractive index of 1.33 or more, the total reflection angle between the total reflection prism and the liquid is the total reflection angle of water arcsin (1.33 /
n p ) or more. Therefore, the incident angle of the TM mode laser light on the interface between the total reflection prism and the ink is arcsin
The effect of the present invention can be realized by setting the angle to be equal to or more than (1.00 / n p ) and smaller than arcsin (1.33 / n p ).

【0014】本発明によるインクジェット記録ヘッドに
は、全反射面(インクと全反射プリズムとの界面)に略
垂直な方向に全反射プリズムを配する必要があるので、
複数の吐出孔を全反射面に略平行な方向に穿設して、こ
の吐出孔を全反射面に略垂直な方向に並べて配すること
はできない。そこで、全反射面に略垂直な方向に吐出孔
を穿設すると、吐出孔を全反射面に略平行な面内の直行
する2方向に複数並べて配することができ、吐出孔を微
細なピッチで一列に並べたラインを複数ライン平行に配
することができる。
In the ink jet recording head according to the present invention, it is necessary to dispose the total reflection prism in a direction substantially perpendicular to the total reflection surface (the interface between the ink and the total reflection prism).
A plurality of discharge holes cannot be formed in a direction substantially parallel to the total reflection surface, and the discharge holes cannot be arranged in a direction substantially perpendicular to the total reflection surface. Therefore, if the ejection holes are formed in a direction substantially perpendicular to the total reflection surface, the ejection holes can be arranged in a plurality of directions in two directions orthogonal to each other in a plane substantially parallel to the total reflection surface. A plurality of lines arranged in a line can be arranged in parallel.

【0015】また、インク保持手段と吐出孔とを連通す
る液路を有し、液路の一面に全反射面が配置されている
インクジェット記録ヘッドにおいて、インクの吐出孔を
全反射面に略平行な方向に形成すると、液路の長手方向
の一端が吐出孔になるため、液路を形成する壁部材の貼
り合わせだけで吐出孔を形成することができ、吐出孔を
形成するための穴あけ加工が不要なので製造が容易であ
る。
Further, in an ink jet recording head having a liquid passage communicating the ink holding means and the discharge hole, and having a total reflection surface on one surface of the liquid passage, the ink discharge hole is substantially parallel to the total reflection surface. When formed in an appropriate direction, one end of the liquid path in the longitudinal direction becomes a discharge hole, so that the discharge hole can be formed only by bonding the wall member that forms the liquid path, and a drilling process for forming the discharge hole is performed. Is easy to manufacture because it is unnecessary.

【0016】全反射プリズムは斜めにカットされた面を
有しているため、全反射プリズムをインク保持手段を構
成する壁面の一部とすると、この全反射プリズムを固定
し、インクが漏洩しないようにするために固定部材や封
止剤を用いるなどの考慮を払う必要があり、製造が難し
くなる。そこで、全反射プリズムを透明または半透明の
液体または固体層で2種以上のガラスを結合して構成す
ると、結合されたガラスの少なくとも1つは斜めにカッ
トされた面を含まない直方体の形状とすることができ
る。このガラスをインク保持手段を構成する壁面の一部
とすれば、直方体形状のガラスを貼り合わせて液室を形
成する通常の製法によりインクジェット記録ヘッドを製
造でき、量産しやすくなる。
Since the total reflection prism has an obliquely cut surface, if the total reflection prism is a part of the wall surface constituting the ink holding means, the total reflection prism is fixed to prevent the ink from leaking. In such a case, it is necessary to take into consideration the use of a fixing member or a sealant, and the production becomes difficult. Therefore, when the total reflection prism is configured by combining two or more types of glass with a transparent or translucent liquid or solid layer, at least one of the bonded glasses has a rectangular parallelepiped shape not including an obliquely cut surface. can do. If this glass is used as a part of the wall surface constituting the ink holding means, an ink jet recording head can be manufactured by a normal manufacturing method in which a rectangular parallelepiped glass is bonded to form a liquid chamber, and mass production becomes easy.

【0017】本発明によるインクジェット記録方法は、
インクに対して全反射プリズムを介してTMモードのレ
ーザ光を照射して、インクを加熱し発泡させて吐出させ
る工程を含むインクジェット記録方法であって、全反射
プリズムとインクとの界面へのレーザ光の入射角が、イ
ンクが液相である場合の全反射角より小さく、かつイン
クが気相である場合の全反射角以上であることを特徴と
する。
The ink jet recording method according to the present invention comprises:
An ink jet recording method including a step of irradiating a TM mode laser beam to ink through a total reflection prism to heat, foam, and discharge the ink, wherein a laser is applied to an interface between the total reflection prism and the ink. The light incident angle is smaller than the total reflection angle when the ink is in a liquid phase and is equal to or larger than the total reflection angle when the ink is in a gas phase.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0019】(実施形態1)図1は本発明の実施形態1
のインクジェット記録ヘッドの特徴を示す模式的断面図
である。同図に示すように、全反射プリズム14と、こ
れを取り囲むように配された基板19,20,21とに
よって、液路10および液室11を有するインク保持手
段27が構成されている。この液路10、液室11に
は、インク12が充填されている。インク12は、例え
ば、水を主成分とし、光を吸収する染料または顔料を含
む液体インクである。基板19には、液路10と連通す
る吐出孔22が穿設されており、全反射プリズム14
は、インク12との界面が吐出孔22と対向するような
位置に配置されている。全反射プリズム14は基板21
に設けられたプリズム固定部材13によって固定されて
いる。
(Embodiment 1) FIG. 1 shows Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the features of the inkjet recording head of FIG. As shown in the figure, the total reflection prism 14 and the substrates 19, 20, and 21 arranged so as to surround the prism constitute an ink holding unit 27 having the liquid path 10 and the liquid chamber 11. The liquid path 10 and the liquid chamber 11 are filled with ink 12. The ink 12 is, for example, a liquid ink containing water as a main component and containing a dye or a pigment that absorbs light. A discharge hole 22 communicating with the liquid path 10 is formed in the substrate 19 and the total reflection prism 14 is formed.
Are arranged at positions where the interface with the ink 12 faces the ejection hole 22. The total reflection prism 14 is a substrate 21
Are fixed by a prism fixing member 13 provided in the first position.

【0020】このインク保持手段27の外部には、イン
クを加熱するレーザ光源16が設けられており、レーザ
光源16の前方には集光用レンズ及び偏光板17が設け
られている。
A laser light source 16 for heating the ink is provided outside the ink holding means 27, and a condenser lens and a polarizing plate 17 are provided in front of the laser light source 16.

【0021】次に、図1に示すインクジェット記録ヘッ
ドの記録動作を説明する。レーザ光源16から集光用レ
ンズおよび偏光板17を介してTMモードのレーザ光18
が全反射プリズム14に照射される。照射されたレーザ
光18は全反射プリズム14を透過してインク12を加
熱する。加熱されたインク12は発泡し、泡24が生じ
る。この際、発泡時の圧力上昇によって吐出孔22から
インク滴25が吐出される。このようにして吐出された
インク滴25を図示しない記録媒体に付着させることに
よって記録動作が行われる。
Next, the recording operation of the ink jet recording head shown in FIG. 1 will be described. TM mode laser light 18 from a laser light source 16 via a condenser lens and a polarizing plate 17
Is applied to the total reflection prism 14. The irradiated laser beam 18 transmits through the total reflection prism 14 and heats the ink 12. The heated ink 12 foams, producing bubbles 24. At this time, the ink droplet 25 is ejected from the ejection hole 22 due to a rise in pressure at the time of bubbling. The recording operation is performed by attaching the ink droplets 25 thus ejected to a recording medium (not shown).

【0022】本実施形態におけるインクジェット記録ヘ
ッドは、全反射プリズム14とインク12との界面に略
垂直な方向にインク滴を吐出させる構成であり、この構
成では、基板19の液路10に垂直な方向(図1の紙面
に垂直な方向)に微細なピッチで複数の吐出孔22を配
してラインを形成している。なお、液路10の方向(図
1の左右方向)に複数のラインを配する構成にすること
もできる。また、吐出孔22のラインが形成されたヘッ
ドを複数種類のインク12それぞれに対して設け、これ
を複数個並べて一体化し、複数種類のインク12を吐出
するヘッドとすることもできる。
The ink jet recording head according to the present embodiment has a configuration in which ink droplets are ejected in a direction substantially perpendicular to the interface between the total reflection prism 14 and the ink 12. A plurality of ejection holes 22 are arranged at a fine pitch in a direction (a direction perpendicular to the paper surface of FIG. 1) to form a line. Note that a configuration in which a plurality of lines are arranged in the direction of the liquid path 10 (the left-right direction in FIG. 1) may be employed. Further, a head in which the lines of the ejection holes 22 are formed may be provided for each of the plurality of types of inks 12, and a plurality of these may be arranged and integrated to form a head for discharging the plurality of types of inks 12.

【0023】次に、図2を参照して、本実施形態のイン
クジェット記録ヘッドにおけるインク12の発泡方法を
詳しく説明する。
Next, a method for foaming the ink 12 in the ink jet recording head of the present embodiment will be described in detail with reference to FIG.

【0024】図2は図1のインクジェット記録ヘッドの
全反射プリズム14近傍の部分、すなわち光−熱エネル
ギー変換が行われる部分の断面図であり、(a)は発泡
前、(b)は発泡後の状態を示している。
FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views of a portion near the total reflection prism 14 of the ink jet recording head of FIG. 1, that is, a portion where light-heat energy conversion is performed. The state of is shown.

【0025】本実施形態において、全反射プリズムとイ
ンクとの界面へのレーザ光18の入射角θinは、インク
12が液相である場合の全反射角θtより小さく、かつ
インクが気相である場合の全反射角θtg以上である。
In this embodiment, the incident angle θ in of the laser beam 18 on the interface between the total reflection prism and the ink is smaller than the total reflection angle θ t when the ink 12 is in a liquid phase, and the ink is in a gas phase. Is greater than or equal to the total reflection angle θ tg .

【0026】全反射プリズム14の屈折率をnp、インク
12が液相である場合の屈折率をn lとすると、全反射
プリズム14とインク12との界面における全反射角θ
tは、 θt=arcsin(nl/ np) …(式1) で与えられる。一方、インク12が気相である場合の屈
折率をngとすると、この場合の全反射角θtgは、 θtg=arcsin(ng/ np) …(式2) で与えられる。したがって、式1,2よりレーザ光18
の入射角θinは、 arcsin(ng/ np)≦θin < arcsin(nl/ np) …(式3) を満たす角度にすれば良い。
The refractive index of the total reflection prism 14 is np,ink
When n is a liquid phase, the refractive index is n lThen total reflection
Total reflection angle θ at the interface between prism 14 and ink 12
tIs θt= Arcsin (nl/ Np) (Expression 1) On the other hand, when the ink 12 is in a gaseous phase,
Folding rate ngThen, the total reflection angle θ in this casetgIs θtg= Arcsin (ng/ Np) (Expression 2) Therefore, from Equations 1 and 2, the laser light 18
Incident angle θinIs arcsin (ng/ Np) ≦ θin <Arcsin (nl/ Np) (Equation 3)

【0027】例えば、インクの主成分が水である場合、
水の液相の屈折率は1.33、気相の屈折率は1.00なので、
式3により入射角θinは、 arcsin(1.00/np)≦θin< arcsin(1.33/np) …(式4) を満たす角度にすれば良い。
For example, when the main component of the ink is water,
Since the refractive index of the liquid phase of water is 1.33 and the refractive index of the gas phase is 1.00,
According to Equation 3, the incident angle θ in may be an angle that satisfies arcsin (1.00 / n p ) ≦ θ in <arcsin (1.33 / n p ) (Equation 4).

【0028】特に、全反射プリズム14として、屈折率
1.64の重フリントガラスを用いた場合には、入射角θin
を、42.9°≦θin<64.8°とすれば良い。
In particular, as the total reflection prism 14, the refractive index
When 1.64 heavy flint glass is used, the incident angle θ in
May be set to 42.9 ° ≦ θ in <64.8 °.

【0029】ここで、水、アルゴン、硫黄、一酸化炭
素、塩素、クロロホルム、酸素、臭素、水素、窒素、ネ
オン、ヘリウム、ベンゼンおよび空気など、多くの気体
の屈折率は1.00で近似できる。また、アニリン、エチル
アルコール、グリセリン、ジエチルエーテル、四塩化炭
素、ジヨードメタン、セダ油、パラフィン油、ベンゼン
など、多くの液体の屈折率は水の屈折率1.33以上である
ので、その全反射角は水の全反射角arcsin(1.33/np)以
上である。したがって、インクの成分がどのような場合
でも、式4を満たすレーザ光18の入射角θinとすれば
良い。
Here, the refractive index of many gases such as water, argon, sulfur, carbon monoxide, chlorine, chloroform, oxygen, bromine, hydrogen, nitrogen, neon, helium, benzene and air can be approximated to 1.00. Many liquids, such as aniline, ethyl alcohol, glycerin, diethyl ether, carbon tetrachloride, diiodomethane, seda oil, paraffin oil, and benzene, have a refractive index of 1.33 or more for water. Is greater than or equal to the total reflection angle arcsin (1.33 / n p ). Therefore, whatever the component of the ink, the incident angle θ in of the laser beam 18 that satisfies Expression 4 may be used.

【0030】このような入射角θinでレーザ光18を全
反射プリズムとインクとの界面に入射すると、図2
(a)に示すようにインク12が液相である間は、レー
ザ光18がこの面を透過し、インク12を加熱すること
ができる。加熱によって、図2(b)に示すようにイン
ク12に泡24が生じ全反射プリズム14に接するイン
ク12が気相になった後は、レーザ光18は全反射プリ
ズムとインクとの界面で全反射され、インク12の加熱
は自動的に停止する。
When the laser beam 18 is incident on the interface between the total reflection prism and the ink at such an incident angle θ in , FIG.
As shown in (a), while the ink 12 is in the liquid phase, the laser light 18 passes through this surface, and the ink 12 can be heated. By heating, bubbles 24 are generated in the ink 12 as shown in FIG. 2B, and after the ink 12 in contact with the total reflection prism 14 becomes a gaseous phase, the laser beam 18 is totally scattered at the interface between the total reflection prism and the ink. The light is reflected and the heating of the ink 12 automatically stops.

【0031】このように、本実施形態の構成によれば、
レーザ光18をインク12に必要以上に照射することは
ない。したがって、レーザ光18のパルス幅を充分長く
しておけば、インク12へのレーザ光の照射が不十分に
なることはなく、しかも、パルス幅を長くすることによ
って過剰な照射となることもない。すなわち、本実施形
態によれば、発泡するのに必要かつ最小限のエネルギー
をインク12に与えることができ、インク12に与えら
れるエネルギーやインク12の発泡タイミングの揺らぎ
によるインク12の吐出量の変動を抑えることができ
る。
As described above, according to the configuration of the present embodiment,
The laser beam 18 does not irradiate the ink 12 more than necessary. Therefore, if the pulse width of the laser beam 18 is made sufficiently long, the irradiation of the laser beam to the ink 12 will not be insufficient, and the irradiation will not be excessively made by increasing the pulse width. . That is, according to the present embodiment, the minimum and necessary energy for foaming can be applied to the ink 12, and the fluctuation of the energy applied to the ink 12 and the fluctuation of the foaming timing of the ink 12 causes the fluctuation of the ejection amount of the ink 12. Can be suppressed.

【0032】(実施形態2)図3に、実施形態2による
インクジェット記録ヘッドの特徴を表す斜視断面図を示
す。同図において実施形態1と同様の部分については、
同一の符号を付して説明を省略する。図3に示したイン
クジェット記録ヘッドは、透明または半透明の液体また
は固体からなる結合層51で2種のガラス52と53と
を結合させたプリズムを用いて、全反射プリズムを構成
したことを除いて実施形態1とほぼ同様である。さらに
結合層とガラスを追加して、3種以上のガラスで全反射
プリズムを構成してもよい。
(Embodiment 2) FIG. 3 is a perspective sectional view showing features of an ink jet recording head according to Embodiment 2. In the figure, the same parts as those in the first embodiment are described.
The same reference numerals are given and the description is omitted. The ink jet recording head shown in FIG. 3 except that a total reflection prism is formed by using a prism in which two kinds of glasses 52 and 53 are bonded by a bonding layer 51 made of a transparent or translucent liquid or solid. This is almost the same as the first embodiment. Further, a total reflection prism may be formed of three or more types of glass by adding a bonding layer and glass.

【0033】全反射プリズムは、斜めにカットされた面
を有しているため、全反射プリズムをインク保持手段2
7を構成する壁面の一部とすると、これを固定し、イン
クが漏洩しないようにする方法を講じる必要があり、製
造が難しくなる。そこで、この全反射プリズムを2種以
上のガラス52,53と結合層51とから構成すると、
インク保持手段27内には斜めにカットされた面を含ま
ない直方体形状のガラス52のみを配すれば良いので、
製造が簡単になり、量産しやすくなる利点がある。
Since the total reflection prism has an obliquely cut surface, the total reflection prism is connected to the ink holding means 2.
If it is a part of the wall constituting the wall 7, it is necessary to fix the wall and take a method for preventing the ink from leaking, which makes the production difficult. Therefore, when this total reflection prism is composed of two or more types of glasses 52 and 53 and a coupling layer 51,
Since only the rectangular parallelepiped glass 52 that does not include the obliquely cut surface may be disposed in the ink holding unit 27,
There is an advantage that manufacturing is simplified and mass production is easy.

【0034】なお、レーザ光源16は、図示しない駆動
機構によってガラス53のレーザ光18の入射面に平行
に吐出孔22のピッチ方向(図3の矢印方向)に駆動可
能であり、インク12を吐出させる吐出孔22の位置に
応じて移動する。
The laser light source 16 can be driven by a driving mechanism (not shown) in the pitch direction of the discharge holes 22 (the direction of the arrow in FIG. 3) in parallel with the incident surface of the glass 53 on which the laser light 18 is incident. It moves according to the position of the discharge hole 22 to be made.

【0035】(実施形態3)図4に実施形態3のインク
ジェット記録ヘッドの特徴を表す斜視断面図を示す。同
図において実施形態1,2と同様のものについては、同
一の符号を付して説明を省略する。図6に示すように本
実施形態のインクジェット記録ヘッドは、ガラス52と
インク12との界面に略平行な方向に吐出孔61を有し
ている。
(Embodiment 3) FIG. 4 is a perspective sectional view showing the features of an ink jet recording head of Embodiment 3. In the figure, the same components as those in the first and second embodiments are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. As shown in FIG. 6, the ink jet recording head of this embodiment has ejection holes 61 in a direction substantially parallel to the interface between the glass 52 and the ink 12.

【0036】この構成のように、ガラス52とインク1
2との界面に略平行な方向にインク滴を吐出させる方法
では、吐出孔61を基板62にあける必要がなく、基板
62とガラス52と基板31との張り合わせだけで吐出
孔61を構成できるため、製造が容易となる効果があ
る。
As in this configuration, the glass 52 and the ink 1
In the method of ejecting ink droplets in a direction substantially parallel to the interface with the substrate 2, the ejection holes 61 do not need to be formed in the substrate 62, and the ejection holes 61 can be formed only by bonding the substrate 62, the glass 52, and the substrate 31. This has the effect of facilitating manufacture.

【0037】なお、本実施形態では実施形態2での駆動
可能なレーザ光源16の代わりにアレイ状に並べたレー
ザ光源63を用いていおり、インク12を吐出させる吐
出孔61に応じた位置の光源からレーザ光18を照射す
る。
In this embodiment, the laser light sources 63 arranged in an array are used instead of the drivable laser light sources 16 in the second embodiment, and the light sources at positions corresponding to the ejection holes 61 for ejecting the ink 12 are used. Is irradiated with a laser beam 18.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
レーザ光を、インクが液相である場合の全反射角より小
さく、かつ気相である場合の全反射角以上となる入射角
で、全反射プリズムとインクとの界面へ入射してインク
を加熱することによって、発泡タイミングやレーザパル
スのパルス幅およびレーザの強度に揺らぎがある場合で
も、インクの吐出量に変動を生じさせずにインクを発泡
させることが可能な光発泡型インクジェット記録ヘッド
を提供することができる。
As described above, according to the present invention,
The laser beam is incident on the interface between the total reflection prism and the ink at an incident angle that is smaller than the total reflection angle when the ink is in the liquid phase and greater than or equal to the total reflection angle when the ink is in the gas phase, and heats the ink. The present invention provides a light-foaming type ink jet recording head that can foam ink without causing fluctuations in the ink ejection amount even when the foaming timing, the pulse width of the laser pulse, and the laser intensity fluctuate. can do.

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

【図1】実施形態1のインクジェット記録ヘッドの模式
図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of an inkjet recording head according to a first embodiment.

【図2】実施形態1の全反射プリズム14の近傍部分の
断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a portion near a total reflection prism 14 according to the first embodiment.

【図3】実施形態2のインクジェット記録ヘッドの模式
図である。
FIG. 3 is a schematic diagram of an inkjet recording head according to a second embodiment.

【図4】実施形態3のインクジェット記録ヘッドの模式
図である。
FIG. 4 is a schematic view of an inkjet recording head according to a third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 液路 11 液室 12 インク 13 プリズム固定部材 14 全反射プリズム 16 レーザ光源 17 レンズおよび偏光板 18 レーザ光 19、20、21、31,32,62 基板 22、61 吐出孔 24 泡 25 インク滴 27 インク保持手段 51 結合層 52、53 ガラス 63 アレイ状レーザ光源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Liquid path 11 Liquid chamber 12 Ink 13 Prism fixing member 14 Total reflection prism 16 Laser light source 17 Lens and polarizing plate 18 Laser light 19, 20, 21, 31, 32, 62 Substrate 22, 61 Discharge hole 24 Bubbles 25 Ink droplet 27 Ink holding means 51 Coupling layer 52, 53 Glass 63 Array laser light source

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 インク保持手段内のインクを吐出孔から
吐出するインクジェット記録ヘッドにおいて、前記イン
クを加熱するTM(Transverse Magnetic)モードのレ
ーザ光を照射するレーザ光源と、前記レーザ光を前記イ
ンクとの界面で全反射する全反射プリズムとを有し、前
記全反射プリズムと前記インクとの界面への前記レーザ
光の入射角が、前記インクが液相である場合の全反射角
より小さく、かつ前記インクが気相である場合の全反射
角以上であるインクジェット記録ヘッド。
An ink jet recording head for ejecting ink in an ink holding means from an ejection hole, a laser light source for irradiating a laser beam of TM (Transverse Magnetic) mode for heating the ink, and Having a total reflection prism that totally reflects at the interface of the laser beam, the incident angle of the laser beam to the interface between the total reflection prism and the ink is smaller than the total reflection angle when the ink is in a liquid phase, and An ink jet recording head having a total reflection angle or more when the ink is in a gaseous phase.
【請求項2】 前記全反射プリズムと前記インクとの界
面への前記レーザ光の入射角が、arcsin(1.00/np)以上
で、かつarcsin(1.33/np)より小さい請求項1に記載の
インクジェット記録ヘッド。
2. The method according to claim 1, wherein an incident angle of the laser beam on an interface between the total reflection prism and the ink is equal to or larger than arcsin (1.00 / n p ) and smaller than arcsin (1.33 / n p ). Inkjet recording head.
【請求項3】 前記吐出孔が、前記全反射プリズムと前
記インクとの界面に略垂直な方向に穿設されている請求
項1または2のいずれか1項に記載のインクジェット記
録ヘッド。
3. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the ejection hole is formed in a direction substantially perpendicular to an interface between the total reflection prism and the ink.
【請求項4】 前記液体保持手段が前記吐出孔に連通す
る液路を有し、該液路の一面に全反射プリズムが配置さ
れており、前記吐出孔が、前記全反射プリズムと前記イ
ンクとの界面に略平行な方向に穿設されている請求項1
または2のいずれか1項に記載のインクジェット記録ヘ
ッド。
4. The liquid holding means has a liquid passage communicating with the ejection hole, and a total reflection prism is disposed on one surface of the liquid passage, and the ejection hole is provided between the total reflection prism and the ink. 2. A hole is formed in a direction substantially parallel to the interface of
Or the inkjet recording head according to any one of 2.
【請求項5】 前記全反射プリズムが、透明または半透
明の液体または固体層で2種以上のガラスが結合された
構成である請求項1から4のいずれか1項に記載のイン
クジェット記録ヘッド。
5. The ink jet recording head according to claim 1, wherein the total reflection prism has a structure in which two or more types of glass are combined by a transparent or translucent liquid or solid layer.
【請求項6】 インクに対して全反射プリズムを介して
TMモードのレーザ光を照射して、前記インクを加熱し
発泡させて吐出させる工程を含むインクジェット記録方
法であって、前記全反射プリズムと前記インクとの界面
への前記レーザ光の入射角が、前記インクが液相である
場合の全反射角より小さく、かつ前記インクが気相であ
る場合の全反射角以上であることを特徴とするインクジ
ェット記録方法。
6. An ink jet recording method, comprising: irradiating a TM mode laser beam to ink through a total reflection prism to heat, foam, and discharge the ink. The angle of incidence of the laser beam on the interface with the ink is smaller than the total reflection angle when the ink is in a liquid phase, and is equal to or greater than the total reflection angle when the ink is in a gas phase. Inkjet recording method.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7431445B2 (en) * 2005-03-28 2008-10-07 Seiko Epson Corporation Liquid ejection apparatus
US20210231429A1 (en) * 2017-04-04 2021-07-29 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Liquid droplet measurement method and liquid droplet measurement device, and method and apparatus for manufacturing device

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