JPH04191050A - 音響インクプリンタ - Google Patents

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〕 この発明は、インクに超音波を超音波レンズにより収束
し、インク滴を生成飛翔させてプリント画像を得る音響
インクプリンタ（、へｃｏｕｓｔｉｃ　Ｉ　ｎｋＰ　ｒ
ｉｎｔｅｒ）に関し、特にインクを正確に供給可能とし
た音響インクプリンタに関するものである。

〔従来の技術〕

従来、上記音響インクプリンタとしては、例えば特開昭
６３−１６２２５３号公報に示すようなものがある。こ
れは、要求に応じてインク滴をインクプールの自由面か
ら所定の音響速度で噴射する音響プリントヘッドにおい
て、所定の中心に形成されて音響レンズのアレイを形成
する複数の実質上同一で、はぼ球面上の凹部を備えた上
面と、下面とを有し、前記インクの音響速度よりかなり
大きい音響速度を有する材料から成る固体基板と、前記
基板の下面と機械的に密着結合されて前記レンズを照明
するｒｆ音響を発生し、前記レンズかそれぞれの集束音
響ビームを前記インク中に発するように成す圧電トラン
スデユーサ手段とを備え、前記レンズの焦点距離が前記
音響ビームを前記インクプールのほぼ表面に集束させる
ように選定するように構成されている。

上記音響インクプリンタにおいては、音響レンズから超
音波の集束するインク面の高さの調整か重要であり、音
響レンズの超音波が集束する焦点位置かインクの液面か
ら数ミクロンでもすれると、インク滴の飛翔速度にバラ
ツキか生したり、場合によってはインク滴を形成するこ
とができないという問題点があった。

そのため、特開昭６３−１６６５４５号公報に示すよう
に、インクの液面をレーサー計測手段によって検出し、
インクの液面を高精度に制御する方式か既に提案されて
いる。

しかし、この場合には、インクの液面を検出するために
レーサー計測手段が必要となり、装置か大幅に高価にな
るという問題点を有している。

そこで、特開昭６３−１６６５４６号公報に示すように
、自由表面を有するインク溜り、記録媒体、及び該記録
媒体を前記インク溜りの自由表面近くに前記記録媒体を
支持する駆動体を含む音響プリンタにおいて、要求に応
し前記インク溜りの自由表面から個々の液滴を噴射して
前記記録媒体上に像を印刷する音響液滴噴射器の希薄ア
レイを有するプリントヘッドを備え、該像が所定の中心
間間隔の複数の個別ピクセルから構成され、前記液滴噴
射器か、該ピクセルの中心間間隔よりほぼ少な（とも１
桁大きい中心間間隔を有し、更に前記像か前記記録媒体
上に印刷されている間に、前記駆動体が前記アレイの長
さ方向及び横方向に前記記録媒体に前進させるように構
成したものか既に提案されている。

また、特開昭６３−３１２］５３号公報又は特開昭６３
−３１２１５７号公報に示すように、多色の像を記録媒
体上にプリンタするための音響インクプリンタであって
、複数の異なる様々な色の液体インクを含有するマーキ
ンク溶液で、前記記録媒体に接近された自由表面を有し
、前記様々な色のインクが予め定めた順序に従って該自
由表面に現れるようになされている前記マーキング溶液
と、収束する音響エネルギを前記自由表面に噴射するよ
うに前記マーキング溶液と音響的に連結され、これによ
り放射圧が前記自由表面に伝えられるようになさている
音響プリントヘットと、多色の像のカラー分解を示すデ
ータに応じて、前記自由表面に現れる前記異なる様々な
色のインクに伝えられる放射圧に変調し、これによって
該様々な色のインクの液滴が指令に応じて前記自由表面
から放射され、前記記録媒体上に重合わせて整合させて
前記分解されたカラープリントを行うようにするための
、前記プリントヘッドに連結されたコントローラと、の
組合せを含んで構成されているものも既に提案されてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記従来技術の場合には、次のような問題点を
有している。すなわち、前者の場合には、希薄アレイに
おける液滴噴射器の中心間距離が大きいため、大きいレ
ンズ及びトランスデユーサが使えるので音響レンズ型ア
レイの設計が著しく簡単となるといった特徴を有してい
るものの、インク滴の形成性に悪影響を及ぼすという問
題点を有している。

また、後者の場合には、マーキング溶液を多孔フィルム
にて保持搬送する方式かあるが、これはインクの確実な
供給に不安定さか残るという問題点を有しており、先に
述へたインク液面保持に十分な役割を果たしているとは
いえなかった。

〔課題を解決するための手段〕

そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決する
ためになされたもので、その目的とするところは、レー
ザー計測手段等の高価な手段を使用する必要がなく、し
かもインク滴の形成性に悪影響を及ぼすことなくインク
の確実な供給を可能とし、高画質の画像記録か可能な音
響インクプリンタを提供することにある。

すなわち、この発明は、インクプール内にインクを収容
するとともに、上記インクプール内のインク液面に超音
波を収束させてインク滴を形成飛翔させてプリント画像
を得る音響インクプリンタにおいて、上記インクプール
に連通したサブプールと、上記サフプール内に所定量出
没可能でしかもサブプールより小さい断面積を有するピ
ストン部材と、上記インク滴の飛翔速度を検出する速度
検出手段と、上記速度検出手段の検出値に応じて上記ピ
ストン部材の出没量を調整することによって、インクプ
ール内のインクの液面を制御する制御手段とを備えるよ
うに構成されている。

上記インクプール、サブプール及びピストン部材として
は、例えばその断面形状が円形状のものが用いられるが
、形状はこれに限定されるものではなく、矩形状等地の
形状でも良いことは勿論である。

また、上記インクプール、サブプール及びビス、トン部
材の断面積の関係は、インクプール３の断面積をＳ□ｉ
ｉｎ、サブプール１９の断面積をＳ　　ｔａｂ、ピスト
ン２４の断面積を８９１１１゜。とすると、インクプー
ル３、サブプール１９及びピストン２４の断面積Ｓ□２
、。、Ｓ　ｔｕｂ　％　５ｐ１ｓ＋。。は、例えばＳ　
、、、、＋　Ｓ　ｔｕｂ　＝　１０　Ｘ　Ｓ　、、、、
、。

の関係を満たすように設定されるか、これに限定される
ものではなく、他の面積比でも良いことは勿論である。

〔作用〕

この発明においては、インク滴の飛翔速度を速度検出手
段によって検出し、上記速度検出手段の検出値に応じて
上記ピストン部材の出没量を制御手段によって調整して
、インクプールに連通したサブプール内に没した該サブ
プールより断面積の小さいピストン部材の体積を変化さ
せることにより、サブプール内のインクの液面を微小に
制御し、その結果サブプールに連通したインクプールの
インク液面を高精度に制御可能としている。

〔実施例〕

以下にこの発明を図示の実施例に基ついて説明する。

第２図はこの発明に係る音響インクプリンタの一実施例
を示すものである。

図において、１はプリントヘットを示すものであり、こ
のプリントヘッド１は、その上部にインク２を収容した
インクプール３を備えている。このインクプール３は、
例えばステンレス等の金属によって所定の厚さを有する
平面矩形の直方体状に形成されているとともに、その中
央には、平面円形状のインク溜４か穿設されている。ま
た、上記インクプール３の下側には、超音波発生源から
の超音波を焦点位置に収束する音響レンズ５が設けられ
ている。この音響レンズ５は、第３図に示すように、そ
の先細り状に形成された先端５ａがインクプール３の内
部に位置しているとともに、その先端には、球面状の凹
所５ｂが設けられている。また、上記音響レンズ５は、
その中間部５Ｃがパツキン６を介してインクプール３の
下面に液密状に支持固定されている。

上記音響レンズ５の下端には、ＺｎＯ等からなる圧電素
子７が固着されており、この圧電素子７には、信号源８
が接続されている。この信号源８は、第４図に示すよう
に、例えばパルス幅か３０μｓｅｃ、周波数１００Ｍ）
ｌｚの所謂バースト波と呼ばれる高周波を画像情報に応
じて印加するように構成されている。なお、上記バース
ト波は、連続した複数の周期からなる一連の信号によっ
て１つのインク滴を形成飛翔させるようになっている。

また、上記の如く構成されるプリントヘット１の上部に
は、記録紙］Ｏを巻き付けた回転紙巻ロール１］か回転
可能に配設されている。

さらに、上記プリントヘット１は、第５図に示すように
、図示しない駆動モータに回転駆動される駆動プーリ、
従動プーリ、駆動プーリ及び従動プーリ間に掛は回され
たワイヤからなるヘッド駆動機構Ｍによって、回転紙巻
ロール１１の軸方向に沿って移動可能となっている。

そして、上記プリントヘッド１は、ヘット駆動機構によ
って回転紙巻ロール１１の軸方向に沿って移動されると
ともに、回転紙巻ロール１１を回転駆動させ、プリント
ヘッド１の圧電素子７に信号源８からバースト波を画像
情報に応じて印加することによって、圧電素子７によっ
て超音波を発生させ、この超音波を音響レンズ５を介し
てインクプール３に収容されたインク２の自由表面に収
束させ、第　図に示すように、インク滴１２を生成飛翔
させて、回転紙巻ロール１１に巻付けられた記録紙１０
上にインクドツトによるプリント画像を得るようになっ
ている。

なお、上記音響レンズ５として（株）オリンパス製の製
品名「音響レンズ３を使用した場合、この音響レンズ５
の直上の液面の焦点距離は１．２５ｍｍであった。そし
て、この音響レンズ５にパルス幅３０μｓ、周波数１０
０ＭＨｚのバースト波を投入したところ直径１５μのイ
ンク滴１２を噴射した。

上記プリントヘッドｌの回転紙巻ロールＩＩの端部に位
置するホームポジションには、第５図に示すように、プ
リントヘッド１から形成飛翔されるインク滴１２の飛翔
速度を検出する速度検出器１３が配設されている。この
速度検出器１３は、第６図に示すように、光源１４と受
光部１５とを備えており、これら光源１４と受光部１５
には、光ファイバ１６、ｊ７がそれぞれ接続されている
。

上記光ファイバ１６．１７は、その先端部１６ａ。

１７ａが所定の間隔を隔てて対向配置されており、光源
１４から出射された光は、光ファイバ１６によって導か
れてその先端部１６ａから放射されるとともに、この光
ファイバ１６の先端部１６’ａに所定の間隔を隔てて対
向配置された光ファイバ】７の先端部１７ａによって受
光され、光ファイバ１７を介して受光部１５に導かれる
ようになっている。そして、プリントヘッド１から形成
飛翔されたインク滴１２が、対向配置された光ファイバ
１６．１７の先端部１６ａ、１７ａの間を通過すること
により、光ファイバ〕６の先端部１６ａから放射される
光を遮断することによって、インク滴１２の通過を検出
するようになっている。

上記速度検出器１３は、光ファイバ１７の基端部に接続
された受光部１５の出力によってインク滴１２の通過を
検出し、インク滴１２がプリントヘット１から形成飛翔
されてから光ファイバ１６．１７の先端部１６ａ、１７
ａの間を通過するまでの時間を計測することにとって、
インク滴１２の飛翔速度を検占するようになっている。

また、上記プリントヘッド１のインクプール３は、第７
図に示すように、フレキシブルなインクチューブ１８を
介してプリントヘット１とは別個に配置されたサブプー
ル１９に接続されており、このサブプール１９は、更に
インクチューブ２０を介してインクタンク２１に接続さ
れている。上記サブプール１９は、インクプール３より
大きな容積を有しており、その内部にはインクが収容さ
れている。また、上記インクタンク２１は、サブプール
１９より更に大きな容積を有しており、その内部には多
量のインクが収容されている。さらに、サブプール１９
とインクタンク２１を接続するインクチューブ２０には
、所定のタイミングで開閉可能なバルブ２２が介在され
ている。

上記サブプール１９は、第１図に示すように、モータ及
びギヤ等からなる駆動手段２３によって上下動可能とな
っている。また、上記サブプール１９の内部には、サブ
プール１９より断面積の小さく、且つステンレス等から
なるピストン２４が、所定量だけ出没可能に配設されて
いる。このピストン２４は、モータ及びギヤ等からなる
駆動手段２５によってサブプール１９内のインク中に出
没可能となっている。

ところで、この実施例では、第８図に示すように、イン
クプール３の断面積をＳ　ｆｆ１ａＩｎ、サブプール１
９の断面積をＳ　　Ｉｕいピストン２４の断面積をＳ　
ＤＩｌ＋。、とすると、インクプール３、サブプール１
９及びピストン２４の断面積Ｓ　ｍａｌｎ、Ｓ３゜、ｓ
Ｄｌｍｌ。。は、 Ｓ　＋＋＋ｉ１ｎ＋　Ｓ　ｔｕｂ　＝１０”　Ｓ　ａ、
＋ｔｏ。

の関係を満たすように設定されている。上記インクプー
ル３、サブプール１９及びピストン２４は、その断面積
Ｓ　ｍ１ｅｎ、Ｓ　ｔｕｂ　％　Ｓ　ｐ＋＋＋ｏｎか上
記の関係を満たすように、例えば直径がそれぞれ９ｍｍ
。

５ｍｍ、１３ｍｍと整数になるように選択されている。

第９図はこの音響インクプリンタの制御回路を示すもの
である。

図において、２６は速度検出器１３の出力信号からイン
ク滴Ｉ２の飛翔速度を計測する速度計測回路、２７は速
度計測回路からの計測値に応じてＲＯＭ２８に予め記憶
されたテーブルを参照して、インク滴１２の飛翔速度に
応したインクプール３内のインクの自由表面の位置を求
め、インクプール３内のインクの自由表面の制御を行う
ＣＰＵ、２９はこのＣＰＵ２７の出力信号に基づいて駆
動手段２５を駆動する駆動回路である。

なお、上記ＲＯＭ２８に予め記憶されたテーブルは、第
１０図に示すように、インク滴１２の飛翔速度とインク
プール３内のインクの自由表面の位置との関係を示すグ
ラフに応じて予めテーブル化したものである。図中、横
軸は、音響レンズ５の焦点位置と一致した場合を０とし
、この焦点位置からのずれ量を数値で表したものである
。

以上の構成において、この実施例に係る音響インクプリ
ンタでは、次のようにして画像の記録動作に伴ってイン
クプール３内のインク自由表面の位置制御か行われる。

すなわち、上記音響インクプリンタは、画像の記録動作
に先立ちプリントヘット１を第５図に示すようにホーム
ポジションに移動させ、プリントヘッド１からインク滴
１２を形成飛翔させて、インク滴１２の飛翔速度を速度
検出器１３によって検出する。

上記速度検出器１３からの出力信号は、第９図に示すよ
うに、速度計測回路２６に送られ、この速度計測回路２
６によってインク滴１２の飛翔速度が計測される。する
と、ＣＰ、Ｕ　２７は、速度計測回路２６からの計測値
に応じてＲＯＭ２８に予め記憶されたテーブルを参照し
て、インク滴１２の飛翔速度に応じたインクプール３内
のインクの自由表面の位置を求める。上記ＲＯＭ２８に
予め記憶されたテーブルは、第１０図に示すように、イ
ンク滴１２の飛翔速度とインクプール３内のインクの自
由表面の位置との関係を示すグラフに応じて予めテーブ
ル化したものであり、図の横軸は、音響レンズ５の焦点
位置と一致した場合を０とし、この焦点位置からのずれ
量を数値で表したものであるから、インク滴１２の飛翔
速度が判れば、インクプール３内のインク自由表面の位
置が音響レンズ５の焦点位置と一致しているか否か、及
びこの焦点位置からのずれ量を求めることができる。

したがって、ＣＰＵ２７は、ＲＯＭ２８に予め記憶され
たテーブルを参照して、インクプール３内のインク自由
表面の位置を求め、このインク自由表面の位置が音響レ
ンズ５の焦点位置からずれている場合には、駆動回路２
９に信号を送り駆動手段２５を駆動してピストン２４を
サブプール１９内で上下動させる。

ところで、上記インクプール３、サブプール１９及びピ
ストン２４の断面積Ｓ　ｆｉｌｌｌｆｆｉ、Ｓ、ｕｂ、
Ｓ２１．。。は、 Ｓ　ｍ＋ｉ、、＋　Ｓ　ｒｕｂ　＝　ｌ　ＯＸ　Ｓ　ｐ
ｉ＋ｔｏ、の関係を満たすように設定されているため、
ピストン２４を駆動手段２５によって１０μｍ上下させ
ると、サブプール１９及びこのサブプール１９と連通し
たインクプール３のインク自由表面の位置は、ピストン
２４の移動量のｌ／１０すなわち１μｍだけ上下動する
。

上記の如くピストン２４の位置を駆動手段２５によって
調整することによって、インクプール３内のインク自由
表面の位置を音響レンズ５の焦点位置と正確に一致させ
ることができる。

このように、インク滴１２の飛翔速度を速度検出器１３
によって検出し、上記速度検出器１３の検出値に応じて
上記ピストン２４の出没量をＣＰＵ２７によって調整し
て、インクプール３に連通したサブプール１９内に没し
た該サブプール１９より断面積の小さいピストン２４の
体積を変化させることにより、サブプール１９内のイン
クの液面を微小に制御し、その結果サブプール１９に連
通したインクプール３のインク液面を高精度に制御する
ことができる。

その結果、上記インクプール３のインク液面を制御しな
い場合には、第１１図及び第１２図に示１すように、イ
ンク滴１２の飛翔速度及びインクドツトの径が変動して
いたのに対し、上記実施例の如くインクプール３のイン
ク液面を制御することによって、第１３図及び第１４図
に示すように、インク滴１２の飛翔速度及びインクドツ
トの径をほぼ一定に維持することができることがわかっ
た。

なお、インクプール３のインク液面を制御する際、サブ
プール１９とインクタンク２１を接続するインクチュー
ブ２０に介在されたバルブ２２は閉しられており、プリ
ントヘッドＩか１ライン等の印字を終了した後にバルブ
２２が開けられ、インクタンク２１からサブプール１９
にインクが供給される。その際、必要に応じてサブプー
ル１９の位置は、駆動手段２３によ・って上下動される
ようになっている。

〔発明の効果〕

この発明は以上の構成及び作用よりなるもので、レーザ
ー計測手段等の高価な手段を使用する必要がなく、しか
もインク滴の形成性に悪影響を及ぼすことなくインクの
確実な供給を可能とし、高画質の画像記録が可能な音響
インクプリンタを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る音響インクプリンクのの一実施
例を示す要部断面図、第２図は同音響インクプリンタの
の一実施例を示す斜視図、第３図はプリントヘッドの要
部を示す断面図、第４図は圧電素子に印加される信号を
示す波形図、第５図はプリントヘッドの駆動部を示す構
成図、第６図は速度検出器を示す構成図、第７図はイン
クの供給系を示す斜視図、第８図はインクの供給系を示
す説明図、第９図は制御回路を示すブロック図、第１Ｏ
図はインク滴の飛翔速度とインクプールのインク液面と
の関係を示すグラフ、第１１図及び第１２図は比較例に
おけるインク滴の飛翔速度とインクドツトの径と８をそ
れぞれ示すグラフ、第１３図及び第１４図は実施例にお
けるインク滴の飛翔速度とインクドツトの径とをそれぞ
れ示すグラフである。 〔符号の説明〕 １・・・プリントヘット ２・・・インク ３・・・インクプール ５・・・音響レンズ １３・・・速度検出器 ２５・・・駆動手段 ２７・・・ＣＰＵ 第１図 第２図 第３図 第５図 第７図 第８図 第１０図 第１１図 ドロップ速度 ｉｍｅ 第１２図 ドツトずれ 第１４図 ｉｍｅ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）インクプール内にインクを収容するとともに、上
   記インクプール内のインク液面に超音波を収束させてイ
   ンク滴を形成飛翔させてプリント画像を得る音響インク
   プリンタにおいて、上記インクプールに連通したサブプ
   ールと、上記サブプール内に所定量出没可能でしかもサ
   ブプールより小さい断面積を有するピストン部材と、上
   記インク滴の飛翔速度を検出する速度検出手段と、上記
   速度検出手段の検出値に応じて上記ピストン部材の出没
   量を調整することによって、インクプール内のインクの
   液面を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする音
   響インクプリンタ。