JP2000006394A

JP2000006394A - インクジェットヘッド及び該インクジェットヘッドを用いた画像形成装置

Info

Publication number: JP2000006394A
Application number: JP17339398A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yoshioka; 宏吉岡
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-06-19
Filing date: 1998-06-19
Publication date: 2000-01-11

Abstract

(57)【要約】【課題】安定してインクの供給が可能なインクジェッ
トヘッド及び該インクジェットヘッドを用いた画像形成
装置を提供する。【解決手段】溝形状のインク供給路４が形成された弾
性表面波伝播体１の上面には、インク飛翔用櫛形電極２
ａ，２ｂ，２ｃ、インク供給用櫛形電極３ａ，３ｂ，３
ｃが設けられている。インク供給路４のインクは、イン
ク供給用櫛形電極３ａ，３ｂ，３ｃの励振する表面弾性
波により、矢印Ｅの方向に搬送され、その後、インク飛
翔用櫛形電極２ａ，２ｂ，２ｃの励振する表面弾性波に
より、矢印Ｆの方向へと飛翔する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インク滴を吐出さ
せて被記録媒体に画像を記録するインクジェットヘッド
及び該インクジェットヘッドを用いた画像形成装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】インクジェット記録方式としては、ヒー
タでインクを加熱することによりインク中に気泡を形成
して、この圧力によりノズルよりインクを吐出する、い
わゆるバブルジェット方式や、ピエゾ素子のバルク振動
による圧力を利用してインクを吐出させる、いわゆるピ
エゾジェット方式が、広く商品化され、また、その画質
を向上させている。

【０００３】上記のものは、一般的に細かい画素ドット
を形成するために、微細なノズルや、熱源あるいは、ピ
エゾ素子の加工を施して完成しているものであるので、
微細なノズルへのインクの目詰まりや、またはドライバ
の実装やノズルへの供給エネルギの問題から高密度で長
尺マルチ化した印字ヘッドを形成することに困難があ
る。

【０００４】一方、近年において、弾性表面波素子（Ｓ
ＡＷデバイス）を用いて、弾性表面波をインク中に放出
することでインクを吐出させるインクジェット記録技術
が提案されている。以下に、ＳＡＷデバイスを用いたイ
ンクジェット記録技術について、２つの例を挙げて説明
する。

【０００５】図３に示す例では、ＳＡＷデバイスを用い
てインクを被記録媒体に付着させるインクジェットプリ
ンタにおいて、その供給位置にインクを供給する手段と
して同様にＳＡＷデバイスを利用している（特開昭５６
−１０４６９号公報）。弾性表面波伝播体３１の表面に
複数のインク吐出用櫛形電極３２が並列に配置され、こ
れに対してインク供給用櫛形電極３３がインク吐出用櫛
形電極３２と重ならない位置で、かつ、取付方向がイン
ク吐出用櫛形電極３２に対して直角に取り付けられてい
る。インク供給用櫛形電極３３が弾性表面波伝播体３１
を励振することで弾性表面波が矢印Ａの方向に伝播し、
これによりインクがインク吐出用櫛形電極３２の方へ供
給される。インクが供給されると、インク吐出用櫛形電
極３２が弾性表面波伝播体３１を励振する。これによ
り、弾性表面波伝播体３１の表面には矢印Ｂの方向に弾
性表面波が伝播し、この弾性表面波により、インクは矢
印Ｂの方向へと飛翔する。

【０００６】また、図４に示す例では、弾性表面波によ
りインクミストを矢印Ｄの方向へ吐出させるインクジェ
ットヘッド４０において、弾性表面波と迎合する位置へ
インクを供給するため、すなわち、インク吸入導入路４
３からインク溜り４２へインクを供給するため、バイモ
ルフ圧電体４１の機械的な変化を利用している（特開平
４−２９４１４６号公報、特開平４−２９４１４７号公
報）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら第１の従
来例では、複数のインク吐出用櫛形電極３２が１個のイ
ンク供給用櫛形電極３３を共有するため、各インク吐出
用櫛形電極３２の配置位置により、インクが所定の位置
に供給される時間に差が生じてしまう。そのため、その
ズレを各インク吐出用櫛形電極３２のＳＡＷデバイスを
駆動する上で考慮する必要があり、インク吐出制御する
際に制約が生じてしまう欠点を有する。また、図４に示
した第２の従来例はインクジェットヘッド中にＳＡＷデ
バイス（不図示）とバイモルフ圧電体４１という全く材
料的にも異なる異質な素子を用いてインクジェットヘッ
ド４０を形成しなくてはならないため、製造工程が煩雑
化してしまうという問題が生じる。

【０００８】そこで本発明は、安定してインクの供給が
可能なインクジェットヘッド及び該インクジェットヘッ
ドを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
また、第２の目的として、製造における歩留まりの良好
なインクジェットヘッド及び該インクジェットヘッドを
用いた画像形成装置を提供するものとする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のインクジェットヘッドは、インクが供給され
る複数のインク移動経路が形成された弾性表面波伝播体
上に、それぞれインクを吐出する複数の吐出素子を有す
るインクジェットヘッドであって、前記吐出素子は、前
記弾性表面波伝播体を励振させて第１の弾性表面波を発
生させ、前記第１の弾性表面波の弾性表面波エネルギ
を、前記インク移動経路内のインクに与えることで、前
記インクを前記弾性表面波伝播体上で前記インク移動経
路の外部に供給する複数個の第１の弾性表面波発生手段
と、前記弾性表面波伝播体を励振させて第２の弾性表面
波を発生させ、前記第２の弾性表面波の弾性表面波エネ
ルギを、前記第１の弾性表面波により供給されたインク
に与えることで、前記インクを前記弾性表面波伝播体か
ら吐出させる複数個の第２の弾性表面波発生手段と、が
前記各移動経路毎に１対１で対応して配置されているこ
とを特徴とする。

【００１０】上記の通り構成された本発明のインクジェ
ットヘッドは、インクを弾性表面波伝播体上でインク移
動経路の外部に供給する第１の弾性表面波発生手段のそ
れぞれと、インクを弾性表面波伝播体から吐出させる複
数個の第２の弾性表面波発生手段のそれぞれとが、１対
１で対応することで１つの吐出素子を構成しているた
め、各吐出素子は独立してインクの吐出が可能な構成と
なっている。

【００１１】吐出素子は、並列に配置されたものでもよ
いし、これら吐出素子間には弾性表面波エネルギを吸収
するダンパが設けられているものでもよい。また、イン
ク移動経路は溝形状であってもよいし、インク移動経路
は親インク処理が施され、インク移動経路以外の弾性表
面波伝播体の表面は發インク処理が施されたものでもよ
く、弾性表面波伝播体には第１の弾性表面波発生手段か
ら第２の弾性表面波発生手段に向かって下り勾配が形成
されているものでもよい。

【００１２】また、本発明の画像記録装置は、本発明の
インクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドと被
記録媒体とを相対的に走査させる走査手段と、を有する
ことを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態について
図面を参照して説明する。

【００１４】図１は本発明によるインクジェットヘッド
の一実施形態の斜視図を示す。

【００１５】図１に示すように、インクジェットヘッド
１０は、主な構造体として弾性表面波伝播体１を有す
る。

【００１６】弾性表面波伝播体１の上面には、溝形状の
インク供給路４が形成されている。各インク供給路４は
並列に配列されており、各インク供給路４に対応して、
それぞれ駆動ドライバ７ａ、７ｂ、７ｃに接続されたイ
ンク吐出用櫛形電極２ａ、２ｂ、２ｃ及びインク供給用
櫛形電極３ａ、３ｂ、３ｃが設けられている。また、弾
性表面波伝播体１の端面には、スリット８ａの形成され
たスリット板８が設けられている。

【００１７】吐出素子５ａは、インク供給路４を挟むよ
うに配列されたインク供給用櫛形電極３ａとインク吐出
用櫛形電極２ａとで構成されており、インク供給用櫛形
電極３ａは弾性表面波をインク供給路４に向かって発生
するように配置され、インク吐出用櫛形電極２ａは弾性
表面波をスリット８ａに向かって発生するように配置さ
れている。このインク供給用櫛形電極３ａはインク吐出
用櫛形電極２ａよりもスリット板８に近い位置に配置さ
れている。

【００１８】同様に、吐出素子５ｂはインク吐出用櫛形
電極２ｂと、インク供給用櫛形電極３ｂと、インク供給
路４とで、また、吐出素子５ｃはインク吐出用櫛形電極
２ｃと、インク供給用櫛形電極３ｃと、インク供給路４
とでそれぞれ構成されている。

【００１９】これら吐出素子５ａ、吐出素子５ｂおよび
吐出素子５ｃの間はそれぞれ簡易的には樹脂あるいはゴ
ムで形成されたダンパ９で仕切られている。

【００２０】弾性表面波伝播体１は、１２８°Ｙカット
Ｘ伝播、あるいはＹカットＺ伝播のＬｉＮｂＯ₃やＬｉ
ＴａＯ₃、水晶などの圧電性単結晶やＰＺＴなどの圧電
性セラミックス、または、ガラスなどの上にＺｎＯなど
の圧電体膜を設けたものである。

【００２１】インク吐出用櫛形電極２ａ、２ｂ、２ｃ、
インク供給用櫛形電極３ａ、３ｂ、３ｃは、弾性表面波
伝播体１を伝わる音波の速度と入力する高周波信号の周
波数から決定される波長とマッチングが取れるような電
極間隔を有しており、１０ＭＨｚから１ＧＨｚ程度の高
周波信号を印加することで弾性表面波を励振する。ま
た、インク吐出用櫛形電極２ａ、２ｂ、２ｃ及びインク
供給用櫛形電極３ａ、３ｂ、３ｃは、駆動ドライバ７
ａ、７ｂ、７ｃより、７０ＭＨｚの高周波信号が印加さ
れることでＯＮ、接地信号が与えられることでＯＦＦと
なる。さらに、吐出素子５ａ、吐出素子５ｂおよび吐出
素子５ｃで吐出素子列６を構成している。

【００２２】次に、インクの供給方法及び吐出方法につ
いて説明する。

【００２３】まず、不図示のインク源からインク供給路
４にインクが供給される。ここで、インク供給用櫛形電
極３ａ、３ｂ、３ｃには駆動ドライバ７ａ、７ｂ、７ｃ
より高周波信号が入力され、弾性表面波伝播体１を励振
する。これにより、弾性表面波伝播体１の表面には矢印
Ｅの方向に弾性表面波が伝播する。この弾性表面波によ
り、インク供給路４内のインクがインク吐出用櫛形電極
２ａ、２ｂ、２ｃの方へ供給される。

【００２４】インクが供給されると、インク吐出用櫛形
電極２ａ、２ｂ、２ｃには駆動ドライバ７ａ、７ｂ、７
ｃより高周波信号が入力され、弾性表面波伝播体１を励
振する。これにより、弾性表面波伝播体１の表面には矢
印Ｆの方向に弾性表面波が伝播する。この弾性表面波に
より、インクがスリット板８の方へ供給され、スリット
８ａからインクが吐出する。

【００２５】吐出素子５ａ、吐出素子５ｂおよび吐出素
子５ｃの間はそれぞれダンパ９で仕切られており、この
ダンパ９で不要な弾性表面波は吸収されるため、隣接す
る櫛形電極には影響を及ぼさない。

【００２６】以上説明したように、図１に示したインク
ジェットヘッド１０の基本構成は、表面に溝形状のイン
ク供給路４が形成された弾性表面波伝播体１、インク吐
出用櫛形電極２ａ、２ｂ、２ｃ及びインク供給用櫛形電
極３ａ、３ｂ、３ｃを用いるのみで構成できるので製造
工程が簡略化でき、歩留まりが良好となる。

【００２７】次に図１に示したインクジェットヘッド１
０を用いた画像形成装置の一実施形態の該略を図２に示
す。

【００２８】ローラ２１により給紙される記録紙２２に
対して、インクジェットヘッド１０より矢印Ｇの方向に
インクが飛翔し、記録紙２２上に画像を形成する。

【００２９】以上説明したように、インク供給用櫛形電
極３ａ、３ｂ、３ｃとインク吐出用櫛形電極２ａ、２
ｂ、２ｃはそれぞれが１対１で対応して、しかもそれぞ
れが独立して吐出素子５ａ、吐出素子５ｂおよび吐出素
子５ｃを構成しているため、他の素子からの影響を受け
ずにインクの吐出を制御できることとなる。

【００３０】上記実施の形態で、弾性表面波伝播体１の
表面には、図１に示した矢印Ｅの方向に下り勾配がつけ
られ、これによりインクはインク吐出用櫛形電極２ａ、
２ｂ、２ｃからインク供給用櫛形電極３ａ、３ｂ、３ｃ
へと逆戻りしないようにしてもよい。

【００３１】また、スリット板８はインクの飛翔の直進
性が悪い場合に設けることで、直進性を高めるために設
けたものであり、スリット板８がなくても直進性に問題
がなければ、スリット板８はなくてもよい。

【００３２】さらに、インク供給用櫛形電極３ａ、３
ｂ、３ｃまでのインクの供給に際して、インク供給路４
からインクがはみ出さないようにするため、インク供給
路４に親インク処理を施しインクのぬれ性を高めてもよ
いし、弾性表面波伝播体１の表面とインクとの摩擦損失
を減らして効率よくインクを弾性表面波伝播体１上を移
動させるため、インク供給路４以外の弾性表面波伝播体
１の表面に發インク処理を施すことでインクを弾くよう
に処理したものとしてもよいし、また、両処理とも施し
たものでもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、イ
ンクを供給する複数個の第１の弾性表面波発生手段のそ
れぞれと、インクを被記録媒体へと飛翔させる前記複数
個の第２の弾性表面波発生手段のそれぞれとが、１対１
で対応することで１つの吐出素子を構成しているため、
それぞれの吐出素子からのインクの吐出タイミングは、
他の吐出素子に関係なく独立して制御可能となり、イン
ク吐出制御を容易に行うことができる。また、１つの第
１の弾性表面波発生手段で複数の第２の弾性表面波発生
手段へとインクを供給するのではなく、個々の第１の弾
性表面波発生手段から個々の第２の弾性表面波発生手段
へと、インクを供給する。これによって、時間差なく安
定的に個々の第２の弾性表面波発生手段へとインクを供
給することができる。

【００３４】さらに、本発明のインクジェットヘッドの
基本構成は、溝状の簡単なインクの移動経路を有する弾
性表面波伝播体と弾性表面波発生手段とを用いるのみで
構成できるので、製造工程が簡略化でき、歩留まりの良
好なインクジェットヘッド及び該インクジェットヘッド
を用いた画像形成装置となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインクジェットヘッドの一実施形態の
斜視図である。

【図２】図１に示したインクジェットヘッドを用いた画
像形成装置の一実施形態の該略図である。

【図３】従来のインクジェットヘッドの一例を示す図で
ある。

【図４】従来のインクジェットヘッドの他の例を示す図
である。

【符号の説明】

１、３１弾性表面波伝播体２ａ、２ｂ、２ｃ、３２インク吐出用櫛形電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３３インク供給用櫛形電極４インク供給路５ａ、５ｂ、５ｃ吐出素子７ａ、７ｂ、７ｃ、３７駆動ドライバ８スリット板８ａスリット９ダンパ１０、３０、４０インクジェットヘッド２１ローラ２２記録紙４１バイモルフ圧電体４２インク溜り４３インク吸入導入路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】インクが供給される複数のインク移動経
路が形成された弾性表面波伝播体上に、それぞれインク
を吐出する複数の吐出素子を有するインクジェットヘッ
ドであって、前記吐出素子は、前記弾性表面波伝播体を励振させて第
１の弾性表面波を発生させ、前記第１の弾性表面波の弾
性表面波エネルギを、前記インク移動経路内のインクに
与えることで、前記インクを前記弾性表面波伝播体上で
前記インク移動経路の外部に供給する複数個の第１の弾
性表面波発生手段と、前記弾性表面波伝播体を励振させて第２の弾性表面波を
発生させ、前記第２の弾性表面波の弾性表面波エネルギ
を、前記第１の弾性表面波により供給されたインクに与
えることで、前記インクを前記弾性表面波伝播体から吐
出させる複数個の第２の弾性表面波発生手段と、が前記
各移動経路毎に１対１で対応して配置されていることを
特徴とするインクジェットヘッド。
【請求項２】前記吐出素子は、並列に配置された請求
項１に記載のインクジェットヘッド。
【請求項３】前記吐出素子間には前記弾性表面波エネ
ルギを吸収するダンパが設けられている請求項２に記載
のインクジェットヘッド。
【請求項４】前記インク移動経路は溝形状である請求
項１ないし３のいずれか１項に記載のインクジェットヘ
ッド。
【請求項５】前記インク移動経路は親インク処理が施
され、前記インク移動経路以外の前記弾性表面波伝播体
の表面は發インク処理が施された請求項１ないし４のい
ずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項６】前記弾性表面波伝播体には前記第１の弾
性表面波発生手段から前記第２の弾性表面波発生手段に
向かって下り勾配が形成されている請求項１ないし５の
いずれか１項に記載のインクジェットヘッド。
【請求項７】請求項１ないし６のいずれか１項に記載
のインクジェットヘッドと、該インクジェットヘッドと
被記録媒体とを相対的に走査させる走査手段と、を有す
ることを特徴とする画像形成装置。