JPH0414455A - ノズルレスプリントヘッド - Google Patents

ノズルレスプリントヘッド

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JPH0414455A
JPH0414455A JP11843090A JP11843090A JPH0414455A JP H0414455 A JPH0414455 A JP H0414455A JP 11843090 A JP11843090 A JP 11843090A JP 11843090 A JP11843090 A JP 11843090A JP H0414455 A JPH0414455 A JP H0414455A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ink
wave
propagation
regulating plate
transfer
Prior art date
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Pending
Application number
JP11843090A
Other languages
English (en)
Inventor
Manabu Nishiwaki
学 西脇
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.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP11843090A priority Critical patent/JPH0414455A/ja
Publication of JPH0414455A publication Critical patent/JPH0414455A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41JTYPEWRITERS; SELECTIVE PRINTING MECHANISMS, i.e. MECHANISMS PRINTING OTHERWISE THAN FROM A FORME; CORRECTION OF TYPOGRAPHICAL ERRORS
    • B41J2/00Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed
    • B41J2/005Typewriters or selective printing mechanisms characterised by the printing or marking process for which they are designed characterised by bringing liquid or particles selectively into contact with a printing material
    • B41J2/01Ink jet
    • B41J2/135Nozzles
    • B41J2/14Structure thereof only for on-demand ink jet heads
    • B41J2002/14322Print head without nozzle

Landscapes

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

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野J 本発明は表面弾性波を利用してインク滴を飛翔させるよ
うにしたノズルレスプリントヘッドに関する。 [従来の技術1 インク滴を吐出させて入力情報に応じた文字図形を記録
媒体上に書き込むようにしたいわゆるインクジェットプ
リンタは、静かでしかも普通紙に直接印字することがで
きると言う点で優れている。 ところが、反面においてこの種のプリンタは、)Jzさ
なヘッド上に多数のインク加圧部或は気泡発生部を設け
るとともに、これらの部分に接続した多数のノズルを高
密度に配設しなければ、ならない関係上、極めて精密な
成形技術が要求され、低価格化を進める上で問題を有し
ている。また、インクの乾きあるいは塵埃等の付着によ
ってノズルの詰まりが生じ易いため、十分な対策無くし
ては装置の信頼性を損ねてしまうと言う問題を抱かえて
いる。 このような問題に対して近年、表面弾性波を利用したイ
ンクエジェクタについて種種の模索がなされるようにな
ってきた。 特開昭54−10731号及び特開昭56−14381
号各明細書に開示された装置はこの種の装置の前駆をな
すもので、これらは表面弾性波を利用して液の吐出ある
いは移送を行わせるというものではある。 しかし、いずれもノズルあるいは液体流路を必要とする
点でこれまでのインクジェットプリンタが抱かえている
のと同様の問題を有している。 これに対し、米国特許第4697195号明細書に開示
された装置は、液中に沈設した圧電基板の表面に対をな
す多数の櫛型電極を同心円上に設け、これらの電極に周
波数の高い交流電圧を印加することにより圧電基板の表
面に表面弾性波を生じさせ、これにより誘導されるコー
ン状の漏洩縦振動を液面に収束させて液滴を記録媒体上
に噴出させるようにしたものである。このものは、ノズ
ルを必要とすることなく液滴を記録媒体上に吐出させる
ことができる点で画期的なものではある。 一方、塩川祥子氏らによって日本音響学会講演論文集(
平成元年3月発行)に発表されたインクジェット方式は
、表面弾性波の伝搬面上に液滴を置くと、液滴中に励振
された表面弾性波の伝搬方向に液が流動して液滴の上側
面から小液滴が吐出するという現象を利用したものであ
る。この方式は、ノズルレスプリンタを実現する上にお
いて大きな意義を持つものではある。 [発明が解決しようとする課題1 ノズルを不要とした従来技術のうち米国特許第4697
195号明細書に開示された装置は、印字画素サイズよ
り数10から数100倍の振動子の面積を必要とする構
造であるため、これをプリンタとして構成する上で必要
なマルチエレメント化が極めて難しいといった問題を有
している。 また、塩川祥子氏らによって日本音響学会講演論文集に
発表されたインクジェット方式は、同書でも指摘してい
るように、前記流動現象が基板表面の状況に影響を受は
易く、また液滴の量によって表面の曲率が異なったり、
或は液中の伝搬経路にブレ等が生じ易いため、液滴表面
から吐出する微粒子の向きや吐出位置を正しく制御する
ことができないと言う難点を有している。 本発明は、かかるノズルレスプリンタを実用化する上で
の種々の問題を解決すべくなされたもので、その目的と
するところは、微小、な液粒を正確な向きに吐出制御す
ることができると同時に、マルチエレメント化して、高
密度に集積、実装することのできる新規なノズルレスプ
リンタを提案することにある。 [課題を解決するための手段1 即ち、本発明のノズルレスプリントヘッドはかかる課題
を解決するために、表面弾性波を発生させる駆動手段と
、この駆動手段により発生した表面弾性波の伝搬面と、
この伝搬面に接して保持されるインクと、このインクへ
漏洩する表面弾性波の伝搬距離を規制する規制板と、前
記インク中の漏洩波の進行方向にあって前記規制板に設
けられたスリットとを備えた構成なとしたものである。 [作用1 表面弾性波の伝搬面と規制板との間の狭い領域にインク
を保持することにより、表面弾性波のインクへの漏洩位
置が規定される。また、漏洩波の伝搬距離が規制板によ
り正確に制御される。さらに、伝搬面と規制板との間隔
を小さくすることにより、漏洩波の伝搬距離を短くする
ことができるので、不要なインクの励振を防ぎ、また減
衰を最小限に抑えることができる。 [実施例1 第1図は本発明にもとづいた、ノズルレスプリントヘッ
ドの主として吐出部の構成を示す斜視図、第2図は要部
の拡大断面図である。 図中符号11は伝搬板である。この伝搬板は128°Y
カツトのLiNbO3の単結晶を用いた。 この伝搬板11の伝搬面12の一端には、駆動手段を構
成する、複数の対をなす櫛形電極つまりIDT13がフ
ォトリソグラフィ法により形成されている。ID713
の交差部13cの電極ピッチP1は約200μmとした
。 また、IDT電極間のピッチP2は250μmとした。 符号14は規制板であり、インク15を保持する容器を
も兼ねている。 規制板14は合成樹脂を用いて一体成形した。また規制
板14の厚み
【は200μm、規制板14と伝搬面12
との間隔りは約50μmとした。 規制板14上には単一のスリット16を設置した。 今、任意の電子スイッチ21aを閉じ、高周波電圧発生
源22aを接続しIDT13aに交流電圧を加えると、
IDT13aの交差部13cで、圧電性である伝搬板1
1の表面が励振され、表面弾性波Aが発生する。 駆動電圧の周波数は約20MHzである。 発生した表面弾性波Aは矢印方向に進行し、伝搬面12
がインク15と接する部分に至ると、そこからインクへ
漏洩し縦波弾性波となる。この弾性波によりスリット1
6で露出しているインク15の表面を励振させ液滴とし
て飛翔させることができた。 第2図において矢印Aは伝搬板11の表面を伝搬してき
た表面弾性波を示す。表面弾性波はインク15と伝搬面
12との接点近傍20においてインク中に漏洩する。 漏洩波の進入角度θ1は ex=stn (Vl/VO) vo:伝搬板内の表面弾性波の位相速度■l:インク内
の弾性波の位相速度 で表される。 更に漏洩波のインク面から空中への吐出角度θ2は θ2=stn  (V2/Vl) v2:空気中の弾性波の位相速度 で表される。 実験によれば、θlは約22° θ2は約5°であった
。 また、第2図から類推されるように、インクの吐出位置
は、インク15と伝搬面12との接点近傍20と上記進
入角度θlにより決まる。接点近傍2゜は規制板14の
爪部31の先端位置により精度よく規制することができ
る。 爪部31と伝搬面12との距離dは短いほど良いが、爪
部31の先端部が伝搬面12と接してしまうと、爪部3
1が表面弾性波を抑制してしまうので好ましくない。本
例ではdを101.Lmとした。 もちろん、上記爪部31がなくても、インクはその表面
張力により、規制板14と伝搬面12との間に保持され
るので、上記爪部31は本発明の本質的な構成要素では
ない。 規制板14並びにスリット16の配置は、゛上記θ1、
θ2、及びインク中の伝搬距離りにより決定した。 伝搬距離りとインクの吐出効率の測定値を第3図に示す
。 横軸は伝搬距離りをインク中の波長λで比した相対値で
ある。第3図に示すがごとく、伝搬距離りが波長χに対
して大きいと吐出効率が落ちる。これは伝搬距離りに比
例して弾性波が減衰するのに加えて、伝搬経路のインク
が大きく振動し印字に適さない大きな液滴を生成してし
まう為である。 本例では規制板14と伝搬面12との距離りを、加工、
組立の容易さ等も鑑みて約50μmとした。 第4図(a)(b)は本発明における規制板の他の実施
例を示すものである。第4図(a)において符号40は
規制板14上にもうけた幅広のスリットである。本発明
によれば、インクの吐出位置は第2図で示したごとく、
規制板14と伝搬面12との距離りと、規制板14の先
端部42により決定される。従って吐出位置はスリット
の幅Wとは本質的には無関係である。第4図(a)に示
すごとく、スリットの幅Wを大きくとり、開口の詰まり
、汚れ等を軽減することが可能である。 第4図(b)において符号41はスリットに被覆した、
網上の膜である。具体的には、繊維を粗く編んだ布地、
金属製の網などを用いることができる。上記繊維或は網
の直径が波長に比して小さければ、吐出特性に大きな劣
化をもたらすことなく、かつ印画に不要な大きなインク
滴の吐出を防ぐことかできる。 第5図(a)(b)はヘッドが主走査方向に走行するキ
ャリッジタイプのノズルレスプリンタとして構成した実
施例を示したものである。 図において52はインクカートリッジである。 キャリッジ50に搭載されたホルダ51にインクカート
リッジ52を矢印C方向へ圧入することにより、あらか
じめ前記ホルダー51内に設置された伝搬板11へイン
クカートリッジ52が継合される構造とした。 第5図(b)はインクカートリッジ52の構造の詳細を
示すものである。 圧入部55へ伝搬板11を挿入することにより、プリン
トヘッドを形成する。 インク15は、規制板14と伝搬面12との間で毛細管
現象により自然補給されるので特別のインク供給手段を
講じる必要はなかった。 スペーサ56とストッパ57を設けることにより、各々
インクカートリッジの規制板11とスリット】6と伝搬
板11との位置関係を容易に高精度に規制することがで
きた。 消耗品であるインクカートリッジ52にスリット16を
設置しているので、スリット部の損傷、詰まりなどが生
じても、カートリッジの交換で簡単に回復することが可
能となった。 尚本例ではIDT電極対を2本としたが任意の本数でも
本発明は有効である。 以上の構成により印写装置を製作し印画を試みたところ
、A4の普通紙の精緻な階調画像の印写を得ることがで
きた。 [発明の効果] 本発明によれば伝搬面と規制板との間の領域にインクを
保持することにより、表面弾性波のイン、りへの漏洩位
置を規定するとともに漏洩波の伝搬距離を正確に制御す
ることができる。従って、微小な液粒を正確な向きに吐
出制御することができると いう効果がある。 しかも、インクを規制板と伝搬面との間に毛細管現象に
よりインクが自然補給されるので、インクの供給が容易
にできるようになった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるノズルレスプリントヘッドの主と
して吐出部の構成を示す斜視図。 第2図は本発明によるノズルレスプリントヘッドのイン
ク吐出部の構造の詳細を示す部分拡大図図。 第3図は本発明によるノズルレスプリントヘッドの吐出
効率を示す図。 第4図(a)(b)は本発明によるノズルレスプリント
ヘッドの規制板の種々の構成を示す図。 第5図(a)(b)は本発明によるノズルレスプリンタ
の構成を示す図で、(a)は概観斜視図、(b)は要部
断面図。 エト・・伝搬板 12・・・伝搬面 13・・・IDT 14・・・規制板 I5・・・インク 16・・・スリット 以上 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士 鈴木喜三部 他1名 0.5 1.5 2.5 A 第3図 第4 図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)表面弾性波を発生させる駆動手段と、この駆動手
    段により発生した表面弾性波の伝搬面と、この伝搬面に
    接して保持されるインクと、このインクへ漏洩する表面
    弾性波の伝搬距離を規制する規制板と、前記インク中の
    漏洩波の進行方向にあって前記規制板に設けられたスリ
    ットとを備えたノズルレスプリントヘッド。
  2. (2)上記伝搬距離が前記インク中の漏洩波長の整数倍
    に等しいことを特徴とする請求項(1)記載のノズルレ
    スプリントヘッド。
  3. (3)上記伝搬距離が前記インク中の漏洩波長以下であ
    ることを特徴とする請求項(1)記載のノズルレスプリ
    ントヘッド。
JP11843090A 1990-05-08 1990-05-08 ノズルレスプリントヘッド Pending JPH0414455A (ja)

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JP11843090A JPH0414455A (ja) 1990-05-08 1990-05-08 ノズルレスプリントヘッド

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JP (1) JPH0414455A (ja)

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