JP2010143056A

JP2010143056A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2010143056A
Application number: JP2008322236A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Asako; 健一郎浅古
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2008-12-18
Filing date: 2008-12-18
Publication date: 2010-07-01

Abstract

【課題】音響レンズの焦点位置を変更可能とし、インク飛翔方向を変更できるように構成する。
【解決手段】音響レンズ１３とこれを駆動する電極とを備えた音響インクジェット方式の画像形成装置において、音響レンズを流体レンズで形成し、かつ電極２６，２７（１８−１，２１−１；１８−２，２１−２）を分割する。このような構成により、音響レンズにより超音波が収束する焦点位置を変更することにより、インク飛翔角度を変更するように構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、音響レンズを用いた音響インクジェット式記録装置（音響インクジェットプリンタ）に用いられる画像形成装置に関する。

従来からインクジェットプリンタとして、種々の構造をもつものが知られている。
例えばピエゾ方式やサーマル方式のインクジェット方式が従来から提案されている。しかし、これらの方式では、ノズルの目詰まりが発生しやすく印字不良の発生頻度が高いという問題があった。また、ピエゾ方式では、複雑なオリフィス構造を形成する必要があり、コストが高くなっていた。さらに、サーマル方式では、ヘッド部でのヒーターによる加熱が必要なので、インクの熱対策が必要となりインク選択の範囲が狭くなる不具合が生じていた。また、インク液滴サイズを可変することも不可能であった。

これらの不具合を解決し得るものとして、例えば音響波発生手段を用い、該手段からの音波を集束させてインク液滴を飛翔させて記録紙等に記録印字を行う音響インクジェットプリンタも従来から知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−２４５６３２号公報

ところで、上述した音響インクジェットプリンタにおいて、たとえば製造ミス等が生じた際に、インク液滴の飛翔方向にばらつきが生じることがある。このような飛翔方向のばらつきは、印字品質を確保するうえで問題であり、何らかの対策を講じることが望まれている。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、音響レンズの焦点位置を変更可能とし、インク飛翔方向を変更できる画像形成装置を得ることを目的とする。

このような目的に応えるために本発明に係る画像形成装置は、音響インクジェット方式の画像形成装置において、超音波収束のための音響レンズと、この音響レンズを駆動する電極とを備え、前記音響レンズとして、流体レンズを使用するとともに、該音響レンズの電極を複数に分割し、異なる駆動を与えることにより、レンズの焦点位置を変更可能とし、インクの飛翔方向を可変にするように構成したことを特徴とする。

また、本発明に係る画像形成装置は、音響レンズを用いた音響インクジェット方式の画像形成装置において、超音波収束のための音響レンズと、該音響レンズを駆動する電極とを備え、前記音響レンズを流体レンズで形成するとともに、該音響レンズの電極を複数に分割された構成にすることにより、音響レンズの焦点位置を変更可能とし、インク飛翔方向を変更するように構成したことを特徴とする。

以上説明したように本発明に係る画像形成装置によれば、インクの飛翔角度を変更することが出来るので、製造ミスにより飛翔位置がずれた場合にも補正をすることが可能になる。

また、電極部の配置を主走査方向にした場合に、レジストレーション補正と供に記録密度の向上も可能になる。

図１ないし図５は本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示すものであり、これらの図において、本発明の画像形成装置は、音響インクジェット記録方式によるものであって、インクを記録紙へ選択的に飛翔させて、記録パターンを記録紙上に作成するようになっている。

その模式的断面図を図１に示す。
これを簡単に説明すると、この画像形成装置は、大きく分けて給紙部Ａ、記録部Ｂ、排紙部Ｃで構成されている。
給紙部Ａは、給紙カセット１、給紙ローラー２で構成され、不図示の中央演算装置から送られて来る給紙データに応じて記録部Ｂへ用紙Ｐを供給する。

記録部Ｂは、搬送ローラーＡ３、搬送ローラーＢ７、プラテンローラー４、記録ヘッド５で構成されている。記録ヘッド５はライン型を採用する。記録ヘッド５には、インクタンク６が接続されている。

印字データに応じて記録ヘッド５からインクＩが用紙Ｐへ向けて飛翔し、記録が行われる。必要に応じてインクタンク６からインクが記録ヘッド５へ供給される。記録部Ｂで記録が完了した用紙Ｐは、搬送ローラーＢ７の回転により排紙部Ｃへ向かう。排紙部Ｃでは、記録が完了した用紙Ｐを排紙カセット８にスタックする。

記録ヘッド５の構成を図２、図３、図４、図５に示す。
記録ヘッド５は、図２に示すように、ガラス基板９に形成された振動子１４と、該振動子１４に対応してガラス基板９を介してインク層１０側に配置された音響レンズ１３と、上部プレート１２で構成され、上部プレート１２には開口部１１が形成されている。

本画像形成装置は、音響インクジェット方式であり、振動子１４で発生した超音波がガラス基板９を伝播し、音響レンズ１３で集束され、インク層１０中のインクを上部プレート１２の開口部１１から選択的に飛翔させる。ここで、開口部１１は、飛翔インク滴サイズよりも十分に広く、インク滴サイズを制御する機能は持っていない。
また、従来のサーマル方式やピエゾ型インクジェットでは、ノズル径がΦ２０μｍ前途と非常に小さく目詰まりしやすかったが、本発明では、開口部１１は、Φ５０μｍ程度と従来よりもかなり大きくなっており、インク目詰まりの問題も発生しない。

図３、図４、図５により、振動子１４と音響レンズ１３の構成を以下に説明する。
図３（ａ）に示すように、振動子１４は、共通電極１７、圧電体１６、セグメント電極１５とで構成される。圧電体１６は、Ｚｎｏ，Ｐｚｔ等で構成される。印字データに応じて共通電極１７、セグメント電極１５に印加される電界によって、圧電体１６は振動し超音波を発生する。

例えば、圧電体１６に６μｍ厚のＰｚｔ膜を使用した場合、２５０Ｍｈｚ、Ｖp-p ２０ＶのＡＣ電界で駆動する。そして、発生した超音波は、ガラス基板９を介して音響レンズ１３で集束される。

音響レンズ１３は、エレクトロウエッティングを使用した液体レンズである。
音響レンズ１３は、図３（ａ）に示すように、円筒状の形状をしており、内部には、導電性の水性溶媒と非導電性のオイル２種類の溶媒が入れられており、２種類の溶媒の界面がレンズとしての機能を有する。

音響レンズ１３の電極は、図３（ｂ）に示すように半円状に２分割されて配置される。
図５（ａ）と図５（ｂ）に音響レンズ１４の配置図を示す。
すなわち、図５（ａ）は、振動子１６側から見た図であるが、セグメント電極１５と共通電極１７の交点部に音響レンズ１４の中心となるように配置される。また、図５（ｂ）は、音響レンズ１３側から見た配置図である。音響レンズ１３内の電極部Ａ２６、電極部Ｂ２７は、図５（ｂ）に示すように、主走査方向を中心にして副走査側に向かい合うように配置される。

音響レンズ１３は、電極部Ａ２６を構成する電極Ａａ１８−１，電極Ｂａ２１−１、絶縁体Ａ１９−１，２０−１、電極部Ｂ２７を構成する電極Ａｂ１８−２，電極Ｂｂ２１−２、絶縁体Ｂ１９−２，２０−２、ガラス板２２で構成されており、インクが内部に入らないように密閉されている。音響レンズ１３内部は、ガラス基板９上以外、撥水処理されている。

電極Ａａ１８−１，電極Ｂａ２１−１には、電源装置Ａ２３−１が、電極Ａｂ１８−２，電極Ｂｂ２１−２には、電源装置Ｂ２３−２が接続されている。
電源装置Ａ２３−１および電源装置Ｂ２３−２から電圧が印加されていないと、音響レンズ１３内部の液体の状態は内部が撥水処理をされているので、オイル系溶媒２４が壁面を濡らしていくと、図４（ａ）に示すような状態になる。

電源装置Ａ２３−１及び電源装置Ｂ２３−２から電圧が印加されると、音響レンズ１３内部の濡れ性が変化するので水溶性溶媒２５が濡らして行き、図４（ｂ）のように界面が凹レンズ形状を形成する。

また、電源装置Ａ２３−１または電源装置Ｂ２３−２のどちらからのみ電圧が印加されると、図４（ｃ）または図４（ｄ）に示すように、凹型レンズ形状を傾けることが可能になる。電源装置Ａ２３−１および電源装置Ｂ２３−２から印加される電圧を調整することにより、音響レンズの焦点を変化させることが可能になるので、飛翔方向を変更することが可能になる。

通常の印字パターン時には、図６（ａ）に示すように開口部１１のインク表面に超音波が集束するように調整されている。集束した超音波によりメニスカスが形成され、インク液滴３０の飛翔を行い、印字を完成させることが出来る。

たとえば、図５（ｃ）に示すように記録ヘッド５の製造ミス等により共通電極１７とセグメント電極１５の交点である超音波発生位置が本来のあるべき位置とずれてしまった場合、図６（ｂ）に示すように開口部１１からインクを飛翔させることは可能になるが、本来のあるべき位置とは異なった位置にインクを飛翔させることになり、印字不良の原因となっていた。

本発明では、音響レンズ１３の焦点位置をずらすことが可能なので、図６（ｃ）、図６（ｄ）に示すように、超音波発生位置が本来配置されるべき位置からずれても電源装置Ａ２３−１及び電源装置Ｂ２３−２から印加する電圧を調整することにより、音響レンズ１３の焦点位置を移動させることによりインク飛翔角度を変更できるので、インクを本来の位置に飛翔させることが可能になり、レジストレーション補正が容易に行うことが可能になるので高品位な画像を得ることが可能になる。
また、主走査方向に電極部をレイアウトすれば、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように主走査方向にインク飛翔角度を変更することが可能になる。この場合、レジストレーション補正と供に記録密度の向上が可能になる。

なお、本発明は上述した実施の形態で説明した構造には限定されず、画像形成装置を構成する各部の形状、構造等を適宜変形、変更し得ることはいうまでもない。

すなわち、上述した実施形態では、音響レンズ１３内の電極を２分割した場合を説明したが、本発明はこれに限定されず、４分割など、適宜の数で分割してもよいことはいうまでもない。たとえば図８に示すように、音響レンズ１３内の電極を、図中符号２６−ａ，２６−ｂ、２７−ａ，２７−ｂ等で示すように４分割した場合、レンズの焦点位置を、さらに細かく調節出来るので、インク液滴３０のより細かい飛翔方向の補正が可能になるものである。

本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示し、装置全体の模式的断面図である。本発明の特徴とする記録ヘッドを示す概略断面図である。（ａ），（ｂ）は本発明の特徴とする記録ヘッドの要部断面図およびその概略平面図である。（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は記録ヘッドの電極への通電制御を説明するための図である。（ａ），（ｂ）は音響レンズの配置を示す概略図、（ｃ）は記録ヘッドの製造時に生じる不具合を説明するための図である。（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は本発明に係る画像形成装置においてインク飛翔角度を変更する状態を説明するための図である。（ａ），（ｂ），（ｃ）は主走査方向にインク飛翔角度を変更する状況を説明するための図である。音響レンズを４分割した状態を示す図である。

符号の説明

１…給紙カセット、２…給紙ローラー、３…搬送ローラーＡ、４…プラテンローラー、５…記録ヘッド、６…インクタンク、７…搬送ローラーＢ、８…排紙カセット、９…ガラス基板、１０…インク層、１１…開口部、１２…上部プレート、１３…音響レンズ、１４…振動子、１５…セグメント電極、１６…圧電体、１７…共通電極、１８−１…電極Ａａ、１８−２…電極Ａｂ、１９−１…絶縁体Ａ、１９−２…絶縁体Ｂ、２０−１…絶縁体Ａ、２０−２…絶縁体Ｂ、２１−１…電極Ｂａ、２１−２…電極Ｂｂ、２２…ガラス板、２３−１…電源装置Ａ、２３−２…電源装置Ｂ、２４…オイル系溶媒、２５…水系溶媒、２６…電極部Ａ、２７…電極部Ｂ、３０…インク液滴、Ｐ…用紙、Ａ…給紙部、Ｂ…記録部、Ｃ…排紙部。

Claims

音響インクジェット方式の画像形成装置において、
超音波収束のための音響レンズと、
この音響レンズを駆動する電極とを備え、
前記音響レンズとして、流体レンズを使用するとともに、
該音響レンズの電極を複数に分割し、異なる駆動を与えることにより、レンズの焦点位置を変更可能とし、インクの飛翔方向を可変にするように構成したことを特徴とする画像形成装置。
音響レンズを用いた音響インクジェット方式の画像形成装置において、
超音波収束のための音響レンズと、
該音響レンズを駆動する電極とを備え、
前記音響レンズを流体レンズで形成するとともに、
該音響レンズの電極を複数に分割された構成にすることにより、音響レンズの焦点位置を変更可能とし、インク飛翔方向を変更するように構成したことを特徴とする画像形成装置。